Wykorzystanie dynamiki molekularnej w badaniach szkieł

• Autorzy: Goj P.

Warianty tytułu

EN

Application of molecular dynamics in examination of glasses

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Klasyczna dynamika molekularna MD jest jedną z technik symulacji komputerowych wieloatomowych lub wielocząsteczkowych układów. Pozwala na badanie struktury oraz właściwości zarówno materiałów krystalicznych, jak i amorficznych. Opiera się na rozwiązywaniu numerycznym klasycznych równań ruchu. Nie tylko uzupełnia badania eksperymentalne, ale jest również narzędziem pozwalającym na badanie budowy materiałów na poziomie nieosiągalnym konwencjonalnymi technikami. W celu przedstawienia klasycznej dynamiki molekularnej wykonano symulacje dwóch szkieł 80SiO₂-20Na₂O i 85SiO₂-15Na₂O [%mol]. Otrzymane wyniki dobrze zgadzały się z obecnym stanem wiedzy. Wykonane symulacje świadczą o tym, że technika ta jest niezwykle użyteczna przy poznawaniu struktury szkieł. Wykorzystując tę technikę, można przewidywać wpływ modyfikatorów na więźbę szkła, a przez to możliwe jest wskazywanie kierunku dalszych badań oraz optymalizacja składów chemicznych.

EN

Molecular dynamics MD is one of computer simulation methods of multiatomic or multimolecular systems. It allows to examination of structure and properties both crystalline and amorphous materials. This technique consists of the numerical solution of the classical equation of motion. It complements not only experimental methods but also it is tool make possible examination of material structure on the unavailable level for conventional methods. In order to introduce to molecular dynamics, the simulations of two glasses 80SiO₂‑20Na₂O and 85SiO₂-15Na₂O [%mol] were performed. Obtained results corresponds well to the actual state of knowledge. Performed simulation testify that this technique is a very useful to examine glass structure. Using this method, it is possible to predict influence of modifiers on glass network, it’s make possible indication research direction and optimization of chemical composition.

Słowa kluczowe

PL

dynamika molekularna; badania więźby szkieł; symulacje komputerowe; szkła krzemowo-sodowe

EN

molecular dynamics; glass network examination; computer simulations; sodium silicate glasses

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Czasopismo: Szkło i Ceramika
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 69, nr 1
• Strony: 12--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Goj P.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

Bibliografia

• [1] Repaport D.C. (2004), The art of molecular dynamics mulation, Cambridge University Press, Cambridge.
• [2] D. K. Belashchenko (1997), Computer simulation of the structure and proporties of non-crystaline oxides, Russian Chemical Reviews, 66 (9), 733–762.
• [3] Allen M. (2004), Introduction to molecular dynamics simulation, „Computational Soft Matter: From Synthetic Polymers to Proteins” (tzw. c, 23 (2), 1–28.
• [4] Stoch P., Stoch A. (2015), Structure and properties of Cs containing borosilicate glasses studied by molecular dynamics simulations, „Journal of Non-Crystalline Solids”, 411, 106–114.
• [5] Li Q., Liu C. (2012), Molecular dynamics simulation of heat transfer with effects of fluid-lattice interactions, „International Journal of Heat and Mass Transfer”, 55, 8088–8092.
• [6] Delaye J.M., Ghaleb D. (2006), Damage inhomogeneity in the core region of displacement cascades in simplified nuclear glasses, „Journal of Nuclear Materials”, 348 (3), 243–255.
• [7] Jolley K., Smith R. (2016), Iron phosphate glasses: Structure determination and radiation tolerance, „Nuclear Instruments and Methods in Physics Research”, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 374, 8–13.
• [8] Delaye J.M. (2001), Modeling of multicomponent glasses: A review, „Current Opinion in Solid State and Materials Science”, 5 (5), 451–454.
• [9] Joseph K., Jolley K., Smith R. (2015), Iron phosphate glasses: Structure determination and displacement energy thresholds, using a fixed charge potential model, „Journal of Non-Crystalline Solids”, 411, 137–144.
• [10] Al-Hasni B., Mountjoy G. (2011), Structural investigation of iron phosphate glasses using molecular dynamics simulation, „Journal of Non-Crystalline Solids”, 357 (15), 2775–2779.
• [11] Delaye J.M., Ghaleb D. (1997), Molecular dynamics simulation of low-energy atomic displacement cascades in a simplified nuclear glass, „Journal of Nuclear Materials”, 244 (1), 22–28.
• [12] Aertsens M., Ghaleb D. (2001), New techniques for modelling glass dissolution, „Journal of Nuclear Materials”, 298 (1–2), 37–46.
• [13] Du J., Cormack A.N. (2004), The medium range structure of sodium silicate glasses: A molecular dynamics simulation, „Journal of Non-Crystalline Solids”, 349 (1–3), 66–79.
• [14] Stoch P., Ciecińska M., Stoch A. (2010), Wykorzystanie metody MD w projektowaniu procesu witryfikacji odpadów radioaktywnych, „Materiały Ceramiczne”, 62 (1), 3–13.
• [15] Plimpton S. (1995), Fast Parallel Algorithms for Short – Range Molecular Dynamics, „Journal of Computational Physics”, 117, 1–19.
• [16] Jansen F. (2007), Introduction to Computational Chemistry, 2nd ed., WILEY, Chichester.
• [17] Plimpton S., Pollock R., Stevens M.J. (1997), Particle Mesh Ewald and rRESPA for Parallel Molecular Dynamics Simulations, „Proceedings of the Eighth Siam Conference on Parallel Processing for Scientific Computing”, 1–13.
• [18] Limoge Y. (2001), Numerical simulations studies of glasses, „Comptes Rendus de l’Académie Des Sciences”, 2 (4), 263–283.
• [19] Stukowski A. (2010), Visualization and analysis of atomistic simulation data with OVITO-the Open Visualization Tool, „Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering”, 18 (1), 1–7.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).