NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC KHÔNG ĐỒNG NHẤT TRONG HỆ GEO2 LỎNG BẰNG MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC PHÂN TỬ

Luyện Thị San; Nammavong Thidakham; Phạm Hữu Kiên

doi:10.34238/tnu-jst.7087

NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC KHÔNG ĐỒNG NHẤT TRONG HỆ GEO2 LỎNG BẰNG MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC PHÂN TỬ

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 11/12/22 Ngày hoàn thiện: 11/01/23 Ngày đăng: 11/01/23

Các tác giả

1. Luyện Thị San , Đại học Bách Khoa Hà Nội
2. Nammavong Thidakham, Trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên
3. Phạm Hữu Kiên, Trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên

Tóm tắt

Bài báo trình bày các kết quả nghiên cứu về cấu trúc và động học của hệ GeO₂ lỏng ở nhiệt độ 3500 K và áp suất 0 ÷ 15 GPa sử dụng phương pháp mô phỏng động lực học phân tử. Ở áp suất khí quyển, phần lớn các đơn vị cấu trúc là GeO₄. Khi áp suất tăng, tồn tại quá trình dịch chuyển cấu trúc. Ở 15 GPa, GeO₂ lỏng là hỗn hợp của ba đơn vị cấu trúc GeO₄, GeO₅ và GeO₆. Về mặt động học, chúng tôi lựa chọn và phân tích quá trình tạo đám của 5 nhóm nguyên tử đặc biệt ở những thời điểm mô phỏng khác nhau: nhóm nguyên tử được lựa chọn ngẫu nhiên, nhóm nguyên tử linh động nhất - kém linh động nhất, nhóm nguyên tử chuyển đổi nhiều nhất - ít chuyển đổi nhất cho thấy số lượng đám tạo bởi nhóm nguyên tử được lựa chọn ngẫu nhiên luôn lớn hơn 4 nhóm nguyên tử còn lại. Các nguyên tử chuyển đổi nhiều nhất có độ dịch chuyển bình phương trung bình lớn hơn so với các nguyên tử ít chuyển đổi. Đây được xem là bằng chứng chứng tỏ động học trong hệ GeO₂ lỏng là không đồng nhất và sự phân bố không đồng đều của các chuyển đổi trong không gian là nguyên nhân gây ra hiện tượng này. Chuyển đổi xảy ra thường xuyên ở vùng linh động và ít xảy ra ở vùng không linh động.

Từ khóa

GeO2 lỏng; Mô phỏng động lực học phân tử; Động học không đồng nhất; Chuyển đổi; Đám nguyên tử

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] Q. Mei, S. Sinogeikin, G. Shen, S. Amin, C. J. Benmore, and K. Ding, “High-pressure x-ray diffraction measurements on vitreous GeO2 under hydrostatic conditions,” Phys. Rev. B - Condens. Matter Mater. Phys., vol. 81, no. 17, pp. 1–6, 2010, doi: 10.1103/PhysRevB.81.174113.

[2] M. Micoulaut, L. Cormier, and G. S. Henderson, “The structure of amorphous, crystalline and liquid GeO2,” J. Phys. Condens. Matter, vol. 18, no. 45, 2006, doi: 10.1088/0953-8984/18/45/R01.

[3] D. Marrocchelli, M. Salanne, and P. A. Madden, “High-pressure behaviour of GeO2: A simulation study,” J. Phys. Condens. Matter, vol. 22, no. 15, 2010, doi: 10.1088/0953-8984/22/15/152102.

[4] Y. Kono, C. Kenney-Benson, D. Ikuta, Y. Shibazaki, Y. Wang, and G. Shen, “Ultrahigh-pressure polyamorphism in GeO2 glass with coordination number > 6,” Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., vol. 113, no. 13, pp. 3436–3441, 2016, doi: 10.1073/pnas.1524304113.

[5] M. Guthrie, C. A. Tulk, C. J. Benmore, J. Xu, J. L. Yarger, D. D. Klug, J. S. Tse, H-k. Mao, and R. J. Hemley, “Formation and structure of a dense octahedral glass,” Phys. Rev. Lett., vol. 93, no. 11, pp. 1–4, 2004, doi: 10.1103/PhysRevLett.93.115502.

[6] K. H. Pham and V. H. Nguyen, “Simulation study of polymorphism and diffusion anomaly for SiO 2 and GeO 2 liquid,” Eur. Phys. J. B, vol. 71, no. 1, pp. 105–110, 2009, doi: 10.1140/epjb/e2009-00276-2.

[7] P. S. Salmon and A. Zeidler, “Networks under pressure: The development of in situ high-pressure neutron diffraction for glassy and liquid materials,” J. Phys. Condens. Matter, vol. 27, no. 13, 2015, Art. no. 133201, doi: 10.1088/0953-8984/27/13/133201.

[8] T. L. Mai, T. T. H. Nguyen, V. H. Nguyen, and K. H. Pham, “Structure and dynamical heterogeneity in GeO2 liquid: a new approach,” Eur. Phys. J. B, vol. 92, no. 6, 2019, doi: 10.1140/epjb/e2019-100021-6.

[9] T. T. H. Nguyen, T. L. Mai, V. H. Nguyen, and K. H. Pham, “Structural transformation and dynamical heterogeneity in germania melt under compression: Molecular dynamic simulation,” Can. J. Phys., vol. 99, no. 12, pp. 1086–1094, 2021, doi: 10.1139/cjp-2020-0493.

[10] Q. Mei, C. J. Benmore, and J. K. R. Weber, “Structure of liquid SiO2: A measurement by high-energy X-ray diffraction,” Phys. Rev. Lett., vol. 98, no. 5, pp. 1–4, 2007, doi: 10.1103/PhysRevLett. 98.057802.

[11] R. D. Oeffner and S. R. Elliott, “Interatomic potential for germanium dioxide fitted to an ab-initio energy surface,” Comput. Phys. Commun., vol. 121, no. 22, 1999, Art. no. 708, doi: 10.1016/s0010-4655(06)70112-6.

[12] X. Du and J. S. Tse, “Oxygen Packing Fraction and the Structure of Silicon and Germanium Oxide Glasses,” J. Phys. Chem. B, vol. 121, no. 47, pp. 10726–10732, 2017, doi: 10.1021/acs.jpcb.7b09357.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.7087

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ