MÔ PHỎNG CẤU TRÚC VÀ ĐỘNG HỌC CỦA VẬT LIỆU SILICÁT NaAlPb

MÔ PHỎNG CẤU TRÚC VÀ ĐỘNG HỌC CỦA VẬT LIỆU SILICÁT NaAlPb MÔ PHỎNG CẤU TRÚC VÀ ĐỘNG HỌC CỦA VẬT LIỆU SILICÁT NaAlPb MÔ PHỎNG CẤU TRÚC VÀ ĐỘNG HỌC CỦA VẬT LIỆU SILICÁT NaAlPb MÔ PHỎNG CẤU TRÚC VÀ ĐỘNG HỌC CỦA VẬT LIỆU SILICÁT NaAlPb

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA ỌC VÀ CÔNG NGHỆ H - n Dũng Mai Vă VÀ ĐỘNG HỌC CỦA VẬT MÔ PHỎNG CẤU TRÚC T - Na/Al/Pb LIỆU SILICÁ OA HỌC VẬT LIỆU LUẬN ÁN TIẾN SĨ KH I – 2022 HÀ NỘ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA H - Mai Vă ỌC VÀ CÔNG NGHỆ n Dũng MÔ PHỎNG CẤU TRÚC VÀ ĐỘNG HỌC CỦA VẬT LIỆU SILIC ÁT - Na/Al/Pb liệu điện tử Chuyên ngành: Vật Mã số: 9440123 OA HỌC VẬT LIỆU LUẬN ÁN TIẾN SĨ KH I HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS Lê Thế Vinh NGƯỜ GS TS Nguyễn Mạnh Tuấn P P I – 2022 HÀ NỘ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án “Mô cấu trúc động học vật liệu silicátNa/Al/Pb” cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn PGS TS Lê Thế Vinh PGS TS Nguyễn Mạnh Tuấn Các kết nghiên cứu luận án hoàn toàn trung thực khoa học Tập thể hướng dẫn Nghiên cứu sinh PGS TS Lê Thế Vinh, PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn Mai Văn Dũng LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Lê Thế Vinh PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn người thầy ln tận tình hướng dẫn, giúp đỡ động viên trình thực luận án Xin chân thành cảm ơn tạo điều kiện giúp đỡ làm việc Học viện Khoa học Công nghệ, Viện Khoa học vật liệu ứng dụng - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam dành cho suốt trình nghiên cứu, thực luận án Xin chân thành cảm ơn Trường đại học Thủ Dầu Một, đồng nghiệp khoa Khoa học Tự nhiên Bộ môn Vật lý hỗ trợ giúp đỡ q trình tơi học tập nghiên cứu Một lần nữa, Xin cảm ơn gia đình, người thân bạn bè hết lòng giúp đỡ, tạo điều kiện tốt giúp tơi vượt qua khó khăn sống, giúp tơi có thêm niềm tin nghị lực để hoàn thành luận án Hà Nội, Ngày… tháng… năm 2022 NCS Mai Văn Dũng MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan cấu trúc vật liệu Silica 14 1.1.1 Tổng quan vật liệu silica nghiên cứu thực nghiệm 15 1.1.2 Tổng quan vật liệu silica nghiên cứu mô 17 1.2 Tổng quan cấu trúc vật liệu ơxít nhơm-silicát 21 1.2.1 Các nghiên cứu cấu trúc vật liệu ôxít nhôm-silicát phương pháp thực nghiệm 21 1.2.2 Các nghiên cứu cấu trúc vật liệu ơxít nhơm-silicát phương pháp mô 23 Tổng quan cấu trúc vật liệu ơxít chì-silicát 26 Tổng quan cấu trúc động học vật liệu ơxít natri-silicát 29 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN 2.1 Phương pháp mô động lực học phân tử (ĐLHPT) 35 2.2 Xây dựng mơ hình động lực phân tử 39 2.2.1 Thế tương tác 39 2.2.2 Phương pháp tính tổng Ewald 42 2.2.3 Xây dựng mơ hình SiO2 44 2.2.4 Xây dựng mơ hình Al2O3.2 SiO2 45 2.2.5 Xây dựng mơ hình xPbO(1-x) SiO2 47 2.2.6 Xây dựng mơ hình Na2O-SiO2 47 2.3 Phân tích cấu trúc 2.3.1 Phân tích cấu trúc 48 48 2.3.1.1 Hàm phân bố xuyên tâm 48 2.3.1.2 Phân bố số phối trí 50 2.3.1.3 Xác định độ dài liên kết 51 2.3.1.4 Xác định phân bố góc liên kết 52 2.3.1.5 Đa diện Voronoi 52 2.3.2 Phương pháp phân tích Simplex Shell-core 53 2.3.2.1 Phương pháp simplex 54 2.3.2.2 Phương pháp shell-core 55 2.4 Động học động học không đồng 56 2.4.1 Động học 56 2.4.2 Động học không đồng 58 CHƯƠNG CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU SILICA, ƠXÍT NHƠM - SILICÁT, ƠXÍT CHÌ - SILICÁT VÀ ƠXÍT NATRI - SILICÁT 3.1 Đánh giá độ tin cậy mơ hình 60 3.2 Cấu trúc vật liệu silica (SiO2) 63 3.3 Cấu trúc vật liệu nhôm-silicát 70 3.3.1 Cấu trúc vật liệu nhôm-silicát ảnh hưởng áp suất 70 3.3.2 Cấu trúc vật liệu nhôm-silicát ảnh hưởng nhiệt độ 74 3.4 Cấu trúc vật liệu ơxít chì-silicát lỏng 80 3.4.1 Cấu trúc trật tự gần 80 3.4.2 Cấu trúc trật tự tầm trung 84 3.6 Kết luận chương 86 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU ƠXÍT NHƠM-SILICÁT VÀ ƠXÍT NATRI-SILICÁT THƠNG QUA PHÂN TÍCH SIMPLEX, SHELL-CORE VÀ VORONOI 4.1 Phân tích simplex 4.1.1 Cấu trúc nhơm-silicát lỏng ảnh hưởng áp suất 88 88 4.1.1.1 Phân tích Void-simplex ảnh hưởng áp suất 88 4.1.1.2 Phân tích O-simplex ảnh hưởng áp suất 90 4.1.1.3 Phân tích T-simplex ảnh hưởng áp suất 4.1.2 Cấu trúc nhôm-silicát lỏng ảnh hưởng nhiệt độ 92 94 4.1.2.1 Phân tích Void-simplex ảnh hưởng nhiệt độ 94 4.1.2.2 Phân tích O-simplex ảnh hưởng nhiệt độ 96 4.1.2.3 Phân tích T-simplex ảnh hưởng nhiệt độ 98 4.2 Phân tích shell-core 99 4.3 Phân tích Voronoi 102 4.4 Kết luận chương 103 CHƯƠNG ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG HỌC KHÔNG ĐỒNG NHẤT CỦA NATRISILICÁT 5.1 Động học ôxít natri-silicát 105 5.2 Động học không đồng 113 5.3 Kết luận chương 116 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 117 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 120 PA DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu chữ viết tắt Nội dung tiếng Anh Nội dung tiếng Việt Y atoms available in each polyhedron Các nguyên tử có mặt đa diện Y Các nguyên tử vào đa diện Ab initio Ab initio Mô từ ngun lý ban đầu AS2 Aluminosilicate (Al2O3.2SiO2) Ơxít nhôm-silicát BO Bridging oxygen Oxy cầu nối CSC Cation-simplex cluster Cation-simplex cluster CSO Cation-simplex Cation-simplex DH Dynamical heterogeneity Động học không đồng HPBXT Hàm phân bố xuyên tâm MC Pair radial distribution function Monte Carlo MD Molecular dynamics Động lực học phân tử NBO Non-Bridging oxygen Oxy không cầu nối ND Neutron Diffraction Nhiễu xạ nơtron NMR Nuclear magnetic resonance Phổ cộng hưởng từ hạt nhân NS Neutron Scattering Tán xạ nơtron NS2 Na2O.2SiO2 Na2O.2SiO2 NS4 Na2O.4SiO2 Na2O.4SiO2 OS Oxy-simplex Oxy-simplex PTTB Average coordination Phối trí trung bình SC Shell-core Shell-core SCC Shell-Core-cluster Shell-Core-cluster SCP Shell-core-particles Shell-core-particles SN Polyhedron Đa diện chứa nguyên tử Si hay Na SSNBs Solid-state sodium batteries Pin natri trạng thái rắn VĐH Amorphous Vơ định hình VS Void-simplex Void-simplex XAS Phổ hấp thụ tia-X Phổ hấp thụ tia-X XRD X-Ray diffraction Phổ nhiễu xạ tia-X atoms visiting each polyhedron Mô Monte Carlo [62] N T Nhan et al., "Molecular dynamics investigation on microstructure and void in amorphous SiO2," Materials transactions, vol 49, no 6, pp 1212- 1218, 2008 [63] B Vessal et al., "Molecular dynamics simulation of molten silica at high pressure," The Journal of chemical physics, vol 101, no 9, pp 7823-7827, 1994 [64] E Lascaris et al., "Search for a liquid-liquid critical point in models of silica," The Journal of chemical physics, vol 140, no 22, p 224502, 2014 [65] J Horbach and Kob W., "Static and dynamic properties of a viscous silica melt," Physical Review B, vol 60, no 5, p 3169, 1999 [66] N Vatolin and Pastukhov E., "Diffraction Studies of the Structure of HighTemperature Melts," ed: Nauka, Moscow, 1980 [67] L Tatarinova, "Structure of solid amorphous and liquid substances," From: Moscow, Nauka, vol 619097, 1983 [68] N H Son et al., "Topology of SiOx-units and glassy network of magnesium silicate glass under densification: correlation between radial distribution function and bond angle distribution," Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering, vol 28, no 6, p 065007, 2020 [69] A Trave et al., "Pressure-Induced Structural Changes in Liquid SiO2 from Ab Initio Simulations," Physical review letters, vol 89, no 24, p 245504, 2002 [70] L Vinh et al., "Local microstructure of silica glass," Journal of non-crystalline solids, vol 355, no 22-23, pp 1215-1220, 2009 [71] P Hung et al., "Domain structure and oxygen-pockets in the silica melt under pressure," Journal of Non-Crystalline Solids, vol 530, p 119780, 2020 [72] A Takada, "Voronoi tessellation analysis of SiO2 systems based on oxygen packing," Journal of Non-Crystalline Solids, vol 499, pp 309-327, 2018 [73] J R Rustad et al., "Molecular dynamics of amorphous silica at very high pressures (135 GPa): Thermodynamics and extraction of structures through analysis of Voronoi polyhedra," Physical Review B, vol 44, no 5, p 2108, 1991 [74] P Hung et al., "Insight into dynamics and microstructure of aluminum-silicate melts from molecular dynamics simulation," Journal of Non-Crystalline Solids, vol 462, pp 1-9, 2017 [75] D Andrault et al., "Equation of state of stishovite to lower mantle pressures," American Mineralogist, vol 88, no 2-3, pp 301-307, 2003 [76] D Andrault et al., "Pressure-induced Landau-type transition in stishovite," Science, vol 282, no 5389, pp 720-724, 1998 [77] I Saika-Voivod et al., "Phase diagram of silica from computer simulation," Physical Review E, vol 70, no 6, p 061507, 2004 [78] D Machon et al., "Pressure-induced amorphization and polyamorphism: Inorganic and biochemical systems," Progress in Materials Science, vol 61, pp 216-282, 2014 [79] O Mishima et al., "An apparently first-order transition between two amorphous phases of ice induced by pressure," Nature, vol 314, no 6006, pp 76-78, 1985 [80] O Mishima, "Reversible first‐order transition between two H2O amorphs at∼ 0.2 GPa and∼ 135 K," The Journal of chemical physics, vol 100, no 8, pp 5910-5912, 1994 [81] O Mishima et al., "Visual observations of the amorphous-amorphous transition in H2O under pressure," Science, vol 254, no 5030, pp 406-408, 1991 [82] K Winkel et al., "Water polyamorphism: Reversibility and (dis) continuity," The Journal of chemical physics, vol 128, no 4, p 044510, 2008 [83] T Loerting and Giovambattista N., "Amorphous ices: experiments and numerical simulations," Journal of physics: Condensed matter, vol 18, no 50, p R919, 2006 [84] P Gallo et al., "Water: A tale of two liquids," Chemical reviews, vol 116, no 13, pp 7463-7500, 2016 [85] I Saika-Voivod et al., "Computer simulations of liquid silica: Equation of state and liquid–liquid phase transition," Physical Review E, vol 63, no 1, p 011202, 2000 [86] D J Lacks, "First-order amorphous-amorphous transformation in silica," Physical review letters, vol 84, no 20, p 4629, 2000 [87] G S Henderson et al., "The structure of silicate glasses and melts," Elements, vol 2, no 5, pp 269-273, 2006 [88] C E Perry and Chilton C., "Handbook," ed: McGraw-Hill, 1963 [89] R Sato et al., "High-resolution aluminum-27 and silicon-29 MAS NMR investigation of silica-alumina glasses," The Journal of Physical Chemistry, vol 95, no 11, pp 4483-4489, 1991 [90] S H Risbud et al., "Solid‐state NMR Evidence of 4‐, 5, and 6‐fold aluminum sites in roller‐quenched SiO2‐A12O3 glasses," Journal of the American Ceramic Society, vol 70, no 1, pp C‐10-C‐12, 1987 [91] S Sen and Youngman R., "High-resolution multinuclear NMR structural study of binary aluminosilicate and other related glasses," The Journal of Physical Chemistry B, vol 108, no 23, pp 7557-7564, 2004 [92] H Morikawa et al., "Structural analysis of SiO2‐Al2O3 glasses," Journal of the American Ceramic Society, vol 65, no 2, pp 78-81, 1982 [93] R Weber et al., "Structure of high alumina content Al 2O3− SiO2 composition glasses," The Journal of Physical Chemistry B, vol 112, no 51, pp 1672616733, 2008 [94] M Wilding et al., "High-energy X-ray diffraction from aluminosilicate liquids," The Journal of Physical Chemistry B, vol 114, no 17, pp 5742- 5746, 2010 [95] M Schmücker and Schneider H., "New evidence for tetrahedral triclusters in aluminosilicate glasses," Journal of non-crystalline solids, vol 311, no 2, pp 211-215, 2002 [96] P Gaskell et al., "Medium-range order in the cation distribution of a calcium silicate glass," Nature, vol 350, no 6320, pp 675-677, 1991 [97] F Kargl and Meyer A., "Inelastic neutron scattering on sodium aluminosilicate melts: sodium diffusion and intermediate range order," Chemical geology, vol 213, no 1-3, pp 165-172, 2004 [98] A Meyer et al., "Structure, structural relaxation and ion diffusion in sodium disilicate melts," EPL (Europhysics Letters), vol 59, no 5, p 708, 2002 [99] M Okuno et al., "Structure of SiO2–Al2O3 glasses: combined X-ray diffraction, IR and Raman studies," Journal of Non-Crystalline Solids, vol 351, no 12-13, pp 1032-1038, 2005 [100] B T Poe et al., "Al and Si coordination in SiO 2–Al2O3 glasses and liquids: A study by NMR and IR spectroscopy and MD simulations," Chemical Geology, vol 96, no 3-4, pp 333-349, 1992 [101] A Winkler et al., "Structure and diffusion in amorphous aluminum silicate: a molecular dynamics computer simulation," The Journal of chemical physics, vol 120, no 1, pp 384-393, 2004 [102] P Pfleiderer et al., "Structure and transport properties of amorphous aluminium silicates: computer simulation studies," Chemical geology, vol 229, no 1-3, pp 186-197, 2006 [103] J Kubicki and Toplis M., "Molecular orbital calculations on aluminosilicate tricluster molecules: Implications for the structure of aluminosilicate glasses," American Mineralogist, vol 87, no 5-6, pp 668-678, 2002 [104] M Benoit et al., "Structural properties of molten silicates from ab initio molecular-dynamics simulations: Comparison between CaO − Al2O3 − SiO2 and SiO2," Physical Review B, vol 64, no 22, p 224205, 2001 [105] J Stebbins et al., "Aluminium coordination in natural silica glasses from the Libyan Desert (Egypt): high field NMR results," Physics and chemistry of glasses, vol 46, no 4, pp 340-344, 2005 [106] V Van Hoang, "Local environments of oxygen in Al 2O3 - SiO2 melts," Physics Letters A, vol 368, no 6, pp 499-503, 2007 [107] N A Morgan and Spera F J., "A molecular dynamics study of the glass transition in CaAl2Si2O8: Thermodynamics and tracer diffusion," American Mineralogist, vol 86, no 7-8, pp 915-926, 2001 [108] V Van Hoang et al., "Liquid–liquid phase transition in simulated liquid Al2O3·2SiO2," Physica Scripta, vol 74, no 6, p 697, 2006 [109] T B Van et al., "Domain structure, microscopic segregation and dynamics heterogeneity in alumina-silicate liquid," Journal of Non-Crystalline Solids, vol 552, p 120457, 2021 [110] H Mizuno and Yamamoto R., "Dynamical heterogeneity in a highly supercooled liquid: Consistent calculations of correlation length, intensity, and lifetime," Physical Review E, vol 84, no 1, p 011506, 2011 [111] V Van Hoang, "Composition dependence of static and dynamic heterogeneities in simulated liquid aluminum silicates," Physical Review B, vol 75, no 17, p 174202, 2007 [112] P K Hùng et al., "Cấu trúc động học Al 2O3-2SiO2 lỏng: Nghiên cứu phương pháp động lực học phân tử," TNU Journal of Science and Technology, vol 169, no 09, pp 9-15, 2017 [113] N T Tín and Hào B D., "Mô cấu trúc vi mô (Al 2O3).2 (SiO2)," Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, pp 89-96, 2012 [114] P Petropoulos et al., "Highly nonlinear and anomalously dispersive lead silicate glass holey fibers," Optics Express, vol 11, no 26, pp 3568-3573, 2003 [115] T Gys, "Micro-channel plates and vacuum detectors," Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, vol 787, pp 254-260, 2015 [116] O Siegmund et al., "20 cm sealed tube photon counting detectors with novel microchannel plates for imaging and timing applications," physics procedia, vol 37, pp 803-810, 2012 [117] G S Henderson, "The structure of silicate melts: a glass perspective," The Canadian Mineralogist, vol 43, no 6, pp 1921-1958, 2005 [118] N Nasikas et al., "Silicate glasses at the ionic limit: Alkaline-earth suborthosilicates," Chemistry of Materials, vol 23, no 16, pp 3692-3697, 2011 [119] H Nesbitt et al., "Bridging, non-bridging and free (O2–) oxygen in Na2O-SiO2 glasses: An X-ray Photoelectron Spectroscopic (XPS) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) study," Journal of Non-Crystalline Solids, vol 357, no 1, pp 170-180, 2011 [120] G Scannell et al., "Structure and properties of Na2O-TiO2-SiO2 glasses: role of Na and Ti on modifying the silica network," Journal of Non-Crystalline Solids, vol 448, pp 52-61, 2016 [121] H Jabraoui et al., "Thermodynamic and structural properties of binary calcium silicate glasses: insights from molecular dynamics," Physical Chemistry Chemical Physics, vol 19, no 29, pp 19083-19093, 2017 [122] G Cormier et al., "Molecular dynamics simulation of the structure of undoped and Yb3+-doped lead silicate glass," Journal of non-crystalline solids, vol 195, no 1-2, pp 125-137, 1996 [123] B Smets and Lommen T., "The structure of glasses and crystalline compounds in the system PbO - SiO2, studied by X-ray photoelectron spectroscopy," Journal of Non-Crystalline Solids, vol 48, no 2-3, pp 423-430, 1982 [124] S K Lee and Kim E J., "Probing metal-bridging oxygen and configurational disorder in amorphous lead silicates: insights from 17O solid-state nuclear magnetic resonance," The Journal of Physical Chemistry C, vol 119, no 1, pp 748-756, 2015 [125] K N Dalby et al., "Resolution of bridging oxygen signals from O 1s spectra of silicate glasses using XPS: Implications for O and Si speciation," Geochimica et Cosmochimica Acta, vol 71, no 17, pp 4297-4313, 2007 [126] G J Bair, "The Constitution of Lead Oxide‐Silica Glasses: I, Atomic Arrangement," Journal of the American Ceramic Society, vol 19, no 1‐12, pp 339-347, 1936 [127] B Warren and Loring A., "X‐Ray Diffraction Study of the Structure of Soda ‐ Silica Glass," Journal of the American Ceramic Society, vol 18, no 1‐12, pp 269-276, 1935 [128] A Rybicka et al., "The structure of lead-silicate glasses: molecular dynamics and EXAFS studies," Journal of Physics: Condensed Matter, vol 13, no 43, p 9781, 2001 [129] F Fayon et al., "29Si and 207Pb NMR study of local order in lead silicate glasses," Journal of Non-Crystalline Solids, vol 232, pp 403-408, 1998 [130] S Kohara et al., "Lead silicate glasses: Binary network-former glasses with large amounts of free volume," Physical Review B, vol 82, no 13, p 134209, 2010 [131] P W Wang and Zhang L., "Structural role of lead in lead silicate glasses derived from XPS spectra," Journal of non-crystalline solids, vol 194, no 1- 2, pp 129134, 1996 [132] T Furukawa et al., "The structure of lead silicate glasses determined by vibrational spectroscopy," Journal of Materials Science, vol 13, no 2, pp 268282, 1978 [133] S Feller et al., "A multispectroscopic structural study of lead silicate glasses over an extended range of compositions," Journal of Non-Crystalline Solids, vol 356, no 6-8, pp 304-313, 2010 [134] N Van Hong et al., "Microstructure of lead silicate melt under compression: insight from computer simulation," The European Physical Journal B, vol 92, no 12, pp 1-14, 2019 [135] M Mizuno et al., "Leaching of lead and connectivity of plumbate networks in lead silicate glasses," Journal of the American Ceramic Society, vol 88, no 10, pp 2908-2912, 2005 [136] Q Ma and Tietz F., "Solid‐State Electrolyte Materials for Sodium Batteries: Towards Practical Applications," ChemElectroChem, vol 7, no 13, pp 26932713, 2020 [137] Y Saito et al., "Structural change of Na2O-doped SiO2 glasses by melting," Journal of the Ceramic Society of Japan, vol 124, no 6, pp 717-720, 2016 [138] H Sreenivasan et al., "Field strength of network-modifying cation dictates the structure of (Na-Mg) aluminosilicate glasses," Frontiers in Materials, vol 7, 2020 [139] M Bauchy, "Structural, vibrational, and thermal properties of densified silicates: Insights from molecular dynamics," The Journal of chemical physics, vol 137, no 4, p 044510, 2012 [140] H Nesbitt et al., "Experimental evidence for Na coordination to bridging oxygen in Na-silicate glasses: Implications for spectroscopic studies and for the modified random network model," Journal of Non-Crystalline Solids, vol 409, pp 139-148, 2015 [141] Y Yu et al., "Reactive molecular dynamics simulations of sodium silicate glasses—toward an improved understanding of the structure," International Journal of Applied Glass Science, vol 8, no 3, pp 276-284, 2017 [142] J Du and Cormack A., "The medium range structure of sodium silicate glasses: a molecular dynamics simulation," Journal of Non-Crystalline Solids, vol 349, pp 66-79, 2004 [143] Q Zhou et al., "New insights into the structure of sodium silicate glasses by force-enhanced atomic refinement," Journal of Non-Crystalline Solids, vol 536, p 120006, 2020 [144] X Li et al., "Cooling rate effects in sodium silicate glasses: Bridging the gap between molecular dynamics simulations and experiments," The Journal of chemical physics, vol 147, no 7, p 074501, 2017 [145] H Jabraoui et al., "Molecular dynamics simulation of thermodynamic and structural properties of silicate glass: Effect of the alkali oxide modifiers," Journal of Non-Crystalline Solids, vol 448, pp 16-26, 2016 [146] Q Zhao et al., "In-situ high temperature Raman and Brillouin light scattering studies of sodium silicate glasses," Journal of non-crystalline solids, vol 358, no 24, pp 3418-3426, 2012 [147] T K Bechgaard et al., "Structure and mechanical properties of compressed sodium aluminosilicate glasses: Role of non-bridging oxygens," Journal of Non-Crystalline Solids, vol 441, pp 49-57, 2016 [148] B Warren and Biscob J., "Fourier analysis of x‐ray patterns of soda ‐silica glass," Journal of the American Ceramic Society, vol 21, no 7, pp 259-265, 1938 [149] M Misawa et al., "The short-range structure of alkali disilicate glasses by pulsed neutron total scattering," Journal of Non-Crystalline Solids, vol 37, no 1, pp 85-97, 1980 [150] A C Wright et al., "Neutron diffraction studies of silicate glasses," Trans Am Crystallogr Assoc, vol 27, no 1, pp 239-54, 1991 [151] A Davidenko et al., "Structural study of sodium silicate glasses and melts," Inorganic Materials, vol 50, no 12, pp 1289-1296, 2014 [152] G Greaves et al., "A structural basis for ionic diffusion in oxide glasses," Philosophical Magazine A, vol 64, no 5, pp 1059-1072, 1991 [153] C Mazzara et al., "Stereochemical order around sodium in amorphous silica," The Journal of Physical Chemistry B, vol 104, no 15, pp 3438-3445, 2000 [154] C Huang and Cormack A., "The structure of sodium silicate glass," The Journal of chemical physics, vol 93, no 11, pp 8180-8186, 1990 [155] W Smith et al., "The structure and dynamics of sodium disilicate glass by molecular dynamics simulation," Journal of non-crystalline solids, vol 192, pp 267-271, 1995 [156] O N Koroleva et al., "Structure of Na2O–SiO2 melt as a function of composition: In situ Raman spectroscopic study," Journal of Non-Crystalline Solids, vol 375, pp 62-68, 2013 [157] S K Bajgain et al., "First-principles simulations of CaO and CaSiO liquids: structure, thermodynamics and diffusion," Physics and Chemistry of Minerals, vol 42, no 5, pp 393-404, 2015 [158] A Jambon and Carron J.-P., "Diffusion of Na, K, Rb and Cs in glasses of albite and orthoclase composition," Geochimica et cosmochimica Acta, vol 40, no 8, pp 897-903, 1976 [159] A Jambon and Semet M P., "Lithium diffusion in silicate glasses of albite, orthoclase, and obsidian composition: an ion-microprobe determination," Earth and Planetary Science Letters, vol 37, no 3, pp 445-450, 1978 [160] Y Zhang et al., "Diffusion data in silicate melts," Reviews in Mineralogy and Geochemistry, vol 72, no 1, pp 311-408, 2010 [161] H Ni, "Compositional dependence of alkali diffusivity in silicate melts: Mixed alkali effect and pseudo-alkali effect," American Mineralogist, vol 97, no 1, pp 70-79, 2012 [162] P Henderson et al., "Structural controls and mechanisms of diffusion in natural silicate melts," Contributions to Mineralogy and Petrology, vol 89, no 2, pp 263-272, 1985 [163] M Bauchy and Micoulaut M., "Atomic scale foundation of temperaturedependent bonding constraints in network glasses and liquids," Journal of NonCrystalline Solids, vol 357, no 14, pp 2530-2537, 2011 [164] A Meyer et al., "Channel formation and intermediate range order in sodium silicate melts and glasses," Physical review letters, vol 93, no 2, p 027801, 2004 [165] J Horbach et al., "Structural and dynamical properties of sodium silicate melts: an investigation by molecular dynamics computer simulation," Chemical Geology, vol 174, no 1-3, pp 87-101, 2001 [166] M Bauchy and Micoulaut M., "From pockets to channels: Density-controlled diffusion in sodium silicates," Physical review B, vol 83, no 18, p 184118, 2011 [167] B T Poe et al., "Silicon and oxygen self-diffusivities in silicate liquids measured to 15 gigapascals and 2800 Kelvin," Science, vol 276, no 5316, pp 1245-1248, 1997 [168] J R Johnson et al., "Diffusion of ions in some simple glasses," Journal of the American Ceramic Society, vol 34, no 6, pp 165-172, 1951 [169] T B Van et al., "Network cavity, spatial distribution of sodium and dynamics in sodium silicate melts," Journal of Materials Science, vol 55, no 7, pp 28702880, 2020 [170] T B Van et al., "Structure heterogeneity and diffusion in sodium-silicate melts through analysis of Voronoi polyhedron," Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering, vol 28, no 6, p 065012, 2020 [171] P Hung et al., "About hopping mechanism for sodium diffusion in silicate liquids with low sodium concentrations: Molecular dynamics simulation," Journal of Molecular Liquids, vol 316, p 113834, 2020 [172] X Li et al., "Quantifying the internal stress in over-constrained glasses by molecular dynamics simulations," Journal of Non-Crystalline Solids: X, vol 1, p 100013, 2019 [173] N J Giordano, Computational physics Pearson Education India, 2012 [174] H J Berendsen et al., "Molecular dynamics with coupling to an external bath," The Journal of chemical physics, vol 81, no 8, pp 3684-3690, 1984 [175] H A Posch et al., "Canonical dynamics of the Nosé oscillator: Stability, order, and chaos," Physical review A, vol 33, no 6, p 4253, 1986 [176] M Born and Von Karman T., "On fluctuations in spatial grids," Physikalische Zeitschrift, vol 13, no 297-309, p 18, 1912 [177] B Van Beest et al., "Force fields for silicas and aluminophosphates based on ab initio calculations," Physical review letters, vol 64, no 16, p 1955, 1990 [178] V Van Hoang, "Dynamical heterogeneity and diffusion in high-density Al 2O3· 2SiO2 melts," Physica B: Condensed Matter, vol 400, no 1-2, pp 278-286, 2007 [179] E Hemesath and Corrales L R., "Sensitivity of structural results to initial configurations and quench algorithms of lead silicate glass," Journal of noncrystalline solids, vol 351, no 18, pp 1522-1531, 2005 [180] F Noritake et al., "Molecular dynamics simulation and electrical conductivity measurement of Na2O• 3SiO2 melt under high pressure; relationship between its structure and properties," Journal of non-crystalline solids, vol 358, no 23, pp 3109-3118, 2012 [181] M Allen and Tildesley D., "Computer Simulation of Liquids, 1st Edn., New York," ed: Oxford, 1987 [182] O Osychenko et al., "Ewald method for polytropic potentials in arbitrary dimensionality," Molecular Physics, vol 110, no 4, pp 227-247, 2012 [183] B Bertoncelj et al., "A Voronoi-diagram analysis of the microstructures in bulkmolding compounds and its correlation with the mechanical properties," Express Polymer Letters, vol 10, no 6, p 493, 2016 [184] B Boots et al., "Spatial tessellations," Geographical information systems, vol 1, pp 503-526, 1999 [185] P Hung et al., "Analysis for characterizing the structure and dynamics in sodium di-silicate liquid," Journal of Non-Crystalline Solids, vol 452, pp 1422, 2016 [186] T Nguyen et al., "The dynamics and structure heterogeneity of aluminumsilicate melts: Molecular dynamics simulation," International Journal of Modern Physics B, vol 31, no 15, p 1750127, 2017 [187] N N Linh and Van Hoang V., "Structural properties of simulated liquid and amorphous aluminium silicates," Physica Scripta, vol 76, no 2, p 165, 2007 [188] M Bouhadja and Jakse N., "Structural and dynamic properties of aluminosilicate melts: a molecular dynamics study," Journal of Physics: Condensed Matter, vol 32, no 10, p 104002, 2019 [189] T Tamura et al., "First-principles study of neutral oxygen vacancies in amorphous silica and germania," Physical Review B, vol 69, no 19, p 195204, 2004 [190] P A Johnson et al., "Neutron scattering from vitreous silica II Twin-axis diffraction experiments," Journal of non-crystalline solids, vol 58, no 1, pp 109-130, 1983 [191] L Levien et al., "Structure and elastic properties of quartz at pressure," American Mineralogist, vol 65, no 9-10, pp 920-930, 1980 [192] A Rybicka et al., "The structure of the first co-ordination shell of Pb atoms in lead-silicate glasses: a molecular dynamics study," Computational Methods in Science and Technology, vol 5, pp 67-74, 1999 [193] G Bergmański et al., "The structure of rarefied and densified PbSiO glass: a molecular dynamics study," Task quarterly, vol 8, no 3, pp 393-412, 2004 [194] K Chomenko et al., "The structure of porous and spontaneously densified amorphous PbSiO3: a molecular dynamics study," Computational Methods in Science and Technology, vol 10, no 1, pp 21-38, 2004 [195] T Takaishi et al., "Structural Study on PbO–SiO2 Glasses by X‐Ray and Neutron Diffraction and 29Si MAS NMR Measurements," Journal of the American Ceramic Society, vol 88, no 6, pp 1591-1596, 2005 [196] N Hong et al., "Polyamorphism and origin of spatially heterogeneous dynamics in network-forming liquids under compression: Insight from visualization of molecular dynamics data," Applied Physics Letters, vol 102, no 19, p 191908, 2013 [197] P Hung and Hong N., "Simulation study of polymorphism and diffusion anomaly for SiO2 and GeO2 liquid," The European Physical Journal B, vol 71, no 1, pp 105-110, 2009 [198] B Poe et al., "Compression mechanisms in aluminosilicate melts: Raman and XANES spectroscopy of glasses quenched from pressures up to 10 GPa," Chemical Geology, vol 174, no 1-3, pp 21-31, 2001 [199] S Mazevet et al., "Melting and metallization of silica in the cores of gas giants, ice giants, and super Earths," Physical Review B, vol 92, no 1, p 014105, 2015 [200] M Bauchy, "Structural, vibrational, and elastic properties of a calcium aluminosilicate glass from molecular dynamics simulations: the role of the potential," The Journal of chemical physics, vol 141, no 2, p 024507, 2014 [201] J Rybicki et al., "Structure of lead-silicate glasses via constant-pressure MD simulations," Computer Physics Communications, vol 97, no 1-2, pp 191- 194, 1996 [202] A Witkowska et al., "Structure of partially reduced xPbO (1− x) SiO2 glasses: combined EXAFS and MD study," Journal of non-crystalline solids, vol 351, no 5, pp 380-393, 2005 [203] DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT [204] MỞ ĐẦU [205] Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu [206] 2.1 Mục đích nghiên cứu [207] 2.2 Đối tượng [208] 2.3 Phạm vi nghiên cứu [209] Phương pháp nghiên cứu [210] Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài [211] Những đóng góp luận án [212] Cấu trúc luận án [213] CHƯƠNG TỔNG QUAN [214] 1.1 Tổng quan cấu trúc vật liệu Silica [215] 1.1.1 Tổng quan vật liệu silica nghiên cứu thực nghiệm [216] 1.1.2 Tổng quan vật liệu silica nghiên cứu mô [217] 1.2 Tổng quan cấu trúc vật liệu ơxít nhơm-silicát [218] 1.2.1 Các nghiên cứu cấu trúc vật liệu ơxít nhơm-silicát phương pháp thực nghiệm [219] 1.2.2 Các nghiên cứu cấu trúc vật liệu ơxít nhơm-silicát phương pháp mơ [220] Tổng quan cấu trúc vật liệu ơxít chì-silicát [221] Tổng quan cấu trúc động học vật liệu ơxít natri-silicát [222] CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN [223] 2.1 Phương pháp mô động lực học phân tử (ĐLHPT) [224] 2.2 Xây dựng mơ hình động lực phân tử [225] 2.2.1 Thế tương tác [226] 2.2.2 Phương pháp tính tổng Ewald [227] 2.2.3 Xây dựng mơ hình SiO2 [228] 2.2.4 Xây dựng mơ hình Al2O3.2 SiO2 [229] 2.2.5 Xây dựng mơ hình xPbO(1-x) SiO2 [230] 2.2.6 Xây dựng mơ hình Na2O-SiO2 [231] 2.3 Phân tích cấu trúc [232] 2.3.1 Phân tích cấu trúc [233] 2.3.2 Phương pháp phân tích Simplex Shell-core [234] 2.4 Động học động học không đồng [235] 2.4.1 Động học [236] 2.4.2 Động học không đồng [237] CHƯƠNG CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU SILICA, ƠXÍT NHƠM - SILICÁT, ƠXÍT CHÌ - SILICÁT VÀ ÔXÍT NATRI – SILICÁT [238] 3.1 Đánh giá độ tin cậy mơ hình [239] 3.2 Cấu trúc vật liệu silica (SiO2) [240] 3.3 Cấu trúc vật liệu nhôm-silicát [241] 3.3.1 Cấu trúc vật liệu nhôm-silicát ảnh hưởng áp suất [242] 3.3.2 Cấu trúc vật liệu nhôm-silicát thay đổi nhiệt độ [243] 3.4 Cấu trúc vật liệu ơxít chì-silicát lỏng [244] 3.4.1 Cấu trúc trật tự gần [245] 3.4.2 Cấu trúc trật tự tầm trung [246] 3.6 Kết luận chương [247] Các kết nêu đăng tạp chí sau: [248] CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU ƠXÍT NHƠM- SILICÁT VÀ ƠXÍT NATRISILICÁT THƠNG QUA PHÂN TÍCH SIMPLEX, SHELL-CORE VÀ VORONOI [249] 4.1 Phân tích simplex [250] 4.1.1 Cấu trúc nhơm-silicát lỏng ảnh hưởng áp suất [251] 4.1.2 Cấu trúc nhôm-silicát lỏng ảnh hưởng nhiệt độ [252] 4.2 Phân tích shell-core [253] 4.3 Phân tích Voronoi [254] 4.4 Kết luận chương [255] Các kết nêu đăng tạp chí sau: [256] CHƯƠNG ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG HỌC KHÔNG ĐỒNG NHẤT CỦA NATRI- SILICÁT [257] 5.1 Động học ơxít natri-silicát [258] 5.2 Động học không đồng [259] 5.3 Kết luận chương [260] Kết nêu đăng tạp chí: [261] KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ [262] Kiến nghị [263] CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ [264] TÀI LIỆU THAM KHẢO [265] [266] ... mơ hình 60 3.2 Cấu trúc vật liệu silica (SiO2) 63 3.3 Cấu trúc vật liệu nhôm -silicát 70 3.3.1 Cấu trúc vật liệu nhôm -silicát ảnh hưởng áp suất 70 3.3.2 Cấu trúc vật liệu nhôm -silicát ảnh hưởng... vật liệu silicát ứng dụng nhiều điện cực Độ dẫn điện vật liệu silicát phụ thuộc đáng kể vào cấu trúc, nhiệt độ, áp suất, thành phần hóa học trình động học vật liệu Cho đến nay, cấu trúc vật liệu. .. shell-core 55 2.4 Động học động học không đồng 56 2.4.1 Động học 56 2.4.2 Động học không đồng 58 CHƯƠNG CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU SILICA, ƠXÍT NHƠM - SILICÁT, ƠXÍT CHÌ - SILICÁT VÀ ƠXÍT NATRI - SILICÁT 3.1