26.05.2021 12:43

Расчет физических характеристик ионных усеченных октаэдров и кубооктаэдров на основе пакета программ GULP. Ч.2

Расчет физических характеристик ионных усеченных октаэдров и кубооктаэдров на основе пакета программ GULP. Ч.2

Подготовкой к расчету свойств, являлось проведение молекулярно-динамического эксперимента для каждого кластера (кристалл, усеченный кубооктаэдр, усеченный октаэдр) в программе AMD. Процедура релаксации в ходе МДЭ требуется для того, чтобы исследуемые образцы приняли энергетически выгодное положение, что послужит хорошей основой для дальнейшего эксперимента. Продолжительность релаксации в программе AMD составляла 200.0 шагов (1 шаг МДЭ = 1015 сек), при температуре 300К. Затем, выполнялся расчет физических и механических свойств отрелаксированного кластера с использованием пакета программ GULP (General Utility Lattice Program) [1].

По результатам выполненной работы можно сделать следующие выводы:

Установлено, что кластеры атомов с ионным типом связи имеют ограниченную устойчивость, и температурный интервал их существования зависит от соотношения масс анионов и катионов.

Релаксация кластеров методом молекулярной динамики показала, что структурное состояние усеченного октаэдра является квазиравновесным из-за значительных амплитуд тепловых колебаний при высоких температурах. Исходный кластер искажается и происходит переход из состояния усеченного октаэдра в кристалл со структурой NaCl, а затем из кристалла в нанотрубку из четырехчленных колец. В зависимости от химического состава усеченного октаэдра переходы происходят при различных температурах. Возможны и возвраты в состояние усеченного октаэдра.

Расчет механических и физических свойств с помощью пакета программ GULP показал, что характеристики усеченных кубооктаэдра и октаэдра существенно отличаются от характеристик ультра-малых кристаллов со структурой NaCl. Причина различия заключается в том, что исследуемые кластеры являются полыми системами, а не сплошными кристаллами. Характер межатомного взаимодействия (с учетом того факта, что каждый ион взаимодействует со всеми остальными) различен в этих системах. И поэтому необходим специальный подбор коэффициентов эмпирических потенциалов парного взаимодействия для полых систем, состоящих из ионов [2-4].

Список литературы
1 Gale J. D., Rohl A. L.// «The General Utility Lattice Program (gulp)», Molecular Simulation, Vol.29 (5), p. 291-341, 2003.
2 Урусов В. С., Дубровинский Л. С. // ЭВМ-моделирование структуры и свойств минералов. - М.: Изд-во МГУ, 1989 - 200 с.: ил. - ISBN 5-211-00439-6.
3 Урусов В.С., Еремин Н.Н. // «Атомистическое компьютерное моделирование структуры и свойств неорганических кристаллов и минералов, их дефектов и твёрдых растворов». Изд М.: ГЕОС, 428 стр. 2012.
4 Catlow C.R.A., Bell R.G., Gale J.D. // «Computer modelling as a technique in materials chemistry», J. of Mater. Chem., Vol. 4(6), p. 781-792, 1994.

Аннотация. Проанализирована микроструктура кластеров, состоящих из атомов двух сортов, с ионным типом связи, и различным числом атомов, в исходном состоянии, и после релаксации в процессе молекулярно-динамического эксперимента. Выполнен расчет физических и механических свойств для кластеров имеющих форму усеченного октаэдра, кубооктаэдра и кристалла со структурой NaCl, с последующим анализом результатов.
Ключевые слова: молекулярно-динамический эксперимент, усеченный октаэдр, кубооктаэдр, кристаллическая структура, пакет программ GULP.

Е. И. Давыдов

Расчет физических характеристик ионных усеченных октаэдров и кубооктаэдров на основе пакета программ GULP. Ч.2

Опубликовано 26.05.2021 12:43 | Просмотров: 78 | Блог » RSS


Рекомендуем: