J. Physique Lett. 43, 601-608 (1982)
DOI: 10.1051/jphyslet:019820043016060100

Liquid-solid interface inertia

L. Puech et B. Castaing

Centre de Recherches sur les Très Basses Températures, C.N.R.S., BP 166X, 38042 Grenoble Cedex, France

Abstract
We remark that, during crystallization or melting, due to the structural difference between solid and liquid, the atoms have to rearrange themselves at the interface. This results in a supplementary surface « kinetic » energy. We examine the consequence of this term in the case of 4He where the interface is very mobile. The dispersion relation for crystallization waves becomes linear : ω = c0 k. The phonon transmission through the interface is enhanced. The Kapitza resistance is thus decreased, but presents always the anomalous dependence R K ∝ T-5 predicted by Marchenko and Parshin on other grounds.

Résumé
Nous remarquons que, lors de la fusion ou de la croissance d'un cristal, les atomes se réarrangent à l'interface à cause de la différence de structure entre liquide et solide. Il en résulte une énergie « cinétique » de surface. Nous étudions les conséquences de ce terme dans le cas de 4He où l'interface est très mobile. La relation de dispersion des ondes de cristallisation devient linéaire : ω = c0 k. La transmission, à travers l'interface, des phonons est augmentée. La résistance de Kapitza est donc diminuée, mais presente toujours le comportement anormal R K ∝ T-5 prédit par Marchenko et Parshin sur d'autres bases.

PACS
6470D - Solid liquid transitions.
6830 - Dynamics of solid surfaces and interface vibrations.

Key words
crystal surface and interface vibrations -- crystallisation -- Kapitza resistance -- melting -- surface kinetic energy -- liquid solid interface inertia -- crystallization -- melting -- sup 4 He -- dispersion relation -- crystallization waves -- phonon transmission -- Kapitza resistance