Nghiên cứu vi cấu trúc của chất lỏng oxit bằng phương pháp truyền thống và phương pháp hạt vỏ lõi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI - - ĐẶNG THỊ KIM HUYÊN NGHIÊN CỨU VI CẤU TRÚC CỦA CHẤT LỎNG OXIT BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRUYỀN THỐNG VÀ PHƢƠNG PHÁP HẠT VỎ LÕI Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết vật lý toán Mã số: 60440103 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TSKH PHẠM KHẮC HÙNG HÀ NỘI - 2017 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TSKH Phạm Khắc Hùng- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, người Thầy tận tình hướng dẫn, dạy dỗ, động viên cho nhiều lời khuyên sâu sắc, quý báu suốt trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn Phòng Đào tạo Sau đại học – Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội, quý thầy cô khoa Vật Lí, đặc biệt thầy cô tổ Vật Lí Lí Thuyết tạo điều kiện cho suốt trình làm việc nghiên cứu luận văn Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp bên, động viên giúp đỡ vượt qua khó khăn để hoàn thành luận văn Hà Nội, tháng năm 2017 Học viên Đặng Thị Kim Huyên MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn Đóng góp luận văn Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hệ oxit lỏng 1.2 Mô hệ oxit lỏng 1.2.1 Mô động lực học phân tử (MD) 1.2.2 Mô Monte- Carlo (MC) 16 1.2.3 Phương pháp nguyên lý ban đầu -Mô ab initio 17 1.2.4 Mô tính chất oxit lỏng 20 1.3 Mô hình hóa SiO2 – Al2O3 lỏng 26 Chƣơng PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 33 2.1 Xây dựng mô hình SiO2- Al2O3 lỏng 33 2.2 Mô hình hạt vỏ lõi (VL) 34 2.3 Tính toán động học 35 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Khảo sát vi cấu trúc sở mô hình VL 37 3.2 Khảo sát động học mô hình SiO2 – Al2O3 lỏng 43 KẾT LUẬN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU VĐH Vô định hình ĐLHPT Động lực học phân tử MD Phương pháp động lực học phân tử HPBXT Hàm phân bố xuyên tâm SPT Số phối trí PTTB Phối trí trung bình DH Động học không đồng VL Vỏ lõi SRA Nguyên tử ngẫu nhiên SMA Nguyên tử linh động SIMMA Nguyên tử không linh động DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU Trang Bảng 2.1 Các thông số tương tác Born – Mayer 33 (BM) Bảng 3.1 Các đặc trưng hạt VL cấu hình áp 38 suất GPa 20 GPa; mVL, , số hạt SC, bán kính trung bình phần lõi độ dày phần vỏ Bảng 3.2 Các đặc trưng đám VL lớn cho cấu hình 41 áp suất Gpa Bảng 3.3 Các đặc trưng nhóm đám VL áp suất Gpa 41 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Minh họa điều kiện biên tuần hoàn 13 Hình 1.2 Hệ số khuếch tán O Si SiO2 lỏng 22 nhiệt độ 3000 K phụ thuộc vào áp suất Hình 1.3 Các hàm phân bố xuyên tâm thành phần mô 31 hình SiO2 lỏng xây dựng tương tác BM nhiệt độ 3000K Hình 2.1 Sơ đồ minh họa hạt VL đám VL 34 Hình 2.2 Sơ đồ minh họa liên kết 36 Hình 3.1 Bán kính trung bình phần lõi hàm 39 số oxi phần vỏ; a-hạt VL với l = 1; b- hạt VL với l = Hình 3.2 Sự phụ thuộc áp suất số đám VL; k 40 số hạt VL Hình 3.3 Sự phụ thuộc áp suất CO/(CAl + CSi) 40 CAl/(CAl + CSi) nhóm VL; k số hạt VL Hình 3.4 a- đám VL nhóm thứ nguyên tử 42 ; b- đám VL bao gồm hạt VL nguyên tử nó; cầu màu đỏ Al cầu màu xanh Si, cầu màu xanh dương lõi VL Hình 3.5 Sự phụ thuộc thời gian SRA, 44 SIMMA, SMA cho tập hợp oxi tất phân tử oxi áp suất GPa Hình 3.6 Sự phụ thuộc thời gian NLKCL (hình trên); phân bố kích thước đám LK cho cấu hình t = 96.5 ps (hình dưới); SRA, SIMMA SMA tập oxi áp suất Gpa 45 Hình 3.7 Sự phụ thuộc thời gian NLKCL cho 46 tập Al Si môi trường GPa Hình 3.8 Sự phụ thời gian NLKCL cho tập oxi áp 47 suất cao Hình 3.9 Độ dịch chuyển bình phương trung bình lân cận 48 SRA, SIMMA SMA áp suất GPa theo thời gian Hình 3.10 Sự phụ thuộc thời gian trung bình số lân cận 48 cho SRA, SIMMA SMA áp suất GPa Hình 3.11 Sơ đồ minh họa đám ban đầu; cầu màu đỏ mạng SA cầu màu xanh dương mạng SAN; đường màu đen liên kết ban đầu 50 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Vật liệu nói chung vật liệu oxit nói riêng có nhiều ứng dụng công nghiệp đời sống kỹ thuật Một số đóng góp lĩnh vực y học, điện tử, quang học, siêu dẫn, khí, công nghiệp, công nghiệp gốm, men, thủy tinh Đặc biệt số ứng dụng công nghệ cao tách làm khí, tách ion phóng xạ từ chất thải phóng xạ Hiện cấu trúc vi mô hệ vật liệu oxit lỏng vấn đề mang tính chất thời sự, nhiều sở nước quan tâm nghiên cứu Tuy nhiên, thông tin chi tiết cấu trúc vi mô cấp độ nguyên tử vấn đề có nhiều tranh cãi, chưa rõ ràng Các oxit SiO2, Al2O3 SiO2-Al2O3 thành phần lớp vỏ Trái Đất, đối tượng nghiên cứu quan trọng ngành vật lí địa cầu Do oxit có tầm quan trọng đặc biệt vật liệu nghiên cứu rộng rãi khoa học khoa học ứng dụng Ở thể lỏng, vật liệu thể nhiều tính chất thú vị cấu trúc không đồng nhất, động học không đồng nhất, chế khuếch tán Sự hiểu biết vi cấu trúc chất lỏng oxit nói chung SiO2-Al2O3 lỏng nói riêng tác động áp suất liên quan thông tin cấu trúc với tính chất vật lí chúng cần thiết Những hiểu biết chi tiết cấu trúc yếu tố ảnh hưởng tới tính chất vật lí oxit lỏng giúp phát triển công nghệ chế tạo vật liệu tương lai Có nhiều phương pháp truyền thống để nghiên cứu vi cấu trúc oxit lỏng, thực nghiệm mô Phương pháp thực nghiệm nhiễu xạ tia X, nhiễu xạ neutron, cộng hưởng từ hạt nhân gặp nhiều khó khăn nhiệt độ chuyển pha oxit lỏng cao, chưa phân tích chế, nguyên nhân đặc trưng cấu trúc Các phương pháp mô sử dụng rộng rãi động lực học phân tử, Monte Carlo, nguyên lý ban đầu cho kết vật liệu oxit lỏng có cấu trúc mạng tạo thành từ đơn vị cấu trúc TOx liên kết với (TOx có x nguyên tử O liên kết với nguyên tử T; T Si Al) Có nhiều phương pháp tiếp cận nghiên cứu cấu trúc vi mô mang tính truyền thống, phương pháp có ưu điểm khác nhau, phương pháp tiếp cận nghiên cứu cần nhìn nhận cách đa chiều để so sánh thấy rõ cấu trúc tự nhiên hệ vật liệu oxit lỏng Nhưng số hạn chế phương pháp tiếp cận cần phải bổ sung phát triển Trên sở đưa đề tài “Nghiên cứu vi cấu trúc chất lỏng oxit phương pháp truyền thống phương pháp hạt vỏ lõi” Với mong muốn phương pháp truyền thống phương pháp mang đến cách tiếp cận mới, nhìn cấu trúc vi mô hệ vật liệu oxit lỏng Đối tƣợng nghiên cứu 1/ Hệ SiO2-Al2O3 lỏng 2/ Tính chất động học vi cấu trúc Phạm vi nghiên cứu 1/ Khảo sát hệ SiO2-Al2O3 lỏng dải áp suất GPa – 20 GPa, nhiệt độ 3500K 2/ Mô phỏng, mô hình hóa Nhiệm vụ nghiên cứu 1/ Xây dựng mô hình động lực học phân tử hệ SiO2-Al2O3 lỏng 2/ Khảo sát tính chất SiO2-Al2O3 lỏng cở sở mô hình vỏ lõi mô hình động lực học phân tử Phƣơng pháp nghiên cứu Mô mức nguyên tử Cấu trúc luận văn Mở đầu Chương Tổng quan (Trình bày tổng quan nghiên cứu hệ oxit phương pháp mô thực nghiệm Các phương pháp mô khác sử dụng cho vật liệu oxit lỏng thảo luận, đặc biệt nghiên cứu chất lỏng SiO2-Al2O3) Chương Phương pháp tính toán (chúng trình bày chi tiết phương pháp xây dựng mô hình SiO2-Al2O3 lỏng, khảo sát vi cấu trúc phương pháp hạt vỏ lõi đặc trưng động học từ mô hình xây dựng) Chương Kết thảo luận (chúng trình bày kết nghiên cứu cấu trúc động học mô hình SiO2-Al2O3 lỏng hai phương pháp: phương pháp truyền thống phương pháp hạt vỏ lõi) Kết luận Tài liệu tham khảo Đóng góp luận văn 1/ Trong luận văn đưa phương pháp nghiên cứu vi cấu trúc phương pháp hạt vỏ lõi; vi cấu trúc phân tích thông qua hạt vỏ lõi đám vỏ lõi 2/ Kết nghiên cứu luận văn chất lỏng oxit (cụ thể SiO2-Al2O3 lỏng) có cấu trúc không đồng nhất, động học không đồng phụ thuộc vào áp suất 3/ Luận văn tổng quan phương pháp nghiên cứu vi cấu trúc vật liệu oxit lỏng nhỏ, CAl/( CSi +CAl) trung bình 0,3 CO/( CSi +CAl) trung bình 4,75 Trong bảng 3.2 đặc trưng số đám VL lớn Từ bảng 3.2 thấy CAl/( CSi +CAl) đám VL lớn lớn nhiều so với đám VL nhỏ, CO/( CSi +CAl) đám VL lớn nhỏ nhiều so với đám VL nhỏ Vì nguyên tử Al thường có xu hướng phân bố nhóm VL lớn, nguyên tử Si lại phân bố chủ yếu nhóm VL nhỏ Bảng 3.2 Các đặc trưng đám VL lớn cho cấu hình áp suất GPa Số hạt VL 11 12 13 14 18 19 CAl/( CSi +CAl) 0.82 0.83 0.85 0.79 0.89 0.89 CO/( CSi +CAl) 3.00 4.17 3.23 3.57 2.56 3.16 Bảng 3.3 Các đặc trưng nhóm đám VL áp suất GPa Nhóm Nguyên tử Số đám Số hạt VL Số cation Số cation trung bình đám VL lõi VL Si 774 775 791 1.02 Al 389 479 588 1.51 Si Al 167 452 621 3.72 Các đám VL chia thành nhóm Nhóm thứ thứ hai bao gồm đám VL mà phần cation chứa Si Al Nhóm thứ 3, phần cation chứa Al Si Bảng 3.3 đặc trưng ba nhóm cho cấu hình áp suất GPa Có thể thấy khoảng 80% tổng số Si thuộc vào nhóm thứ nhất, nhóm thứ ba chứa 41% nguyên tử Al Trong hình 3.4 trực quan hóa đám VL thuộc nhóm thứ ba Điều cho thấy, đám VL phân bố không đồng không gian Chúng có xu hướng định xứ gần tạo thành vùng giàu nhôm Các đám VL chứa nhiều hạt VL hình 3.4 Chúng ta thấy 41 số vùng không gian có chứa nhiều nguyên tử Al Các nguyên tử oxi xung quanh vùng có mật độ nhỏ so với vùng khác a) b) Hình 3.4 a- đám VL nhóm thứ nguyên tử ; b- đám VL bao gồm hạt VL nguyên tử nó; cầu màu đỏ Al cầu màu xanh Si, cầu màu xanh dương lõi hạt VL Vì khuếch tán cation cản trở nguyên tử oxi liên kết hóa học T-O, cation khuếch tán nhanh vùng có mật độ oxi thấp Điều dẫn tới vùng đề cập biểu diễn đường khuếch tán 42 nguyên tử Al di chuyển nhanh Tóm lại không đồng cấu trúc địa phương bao gồm vấn đề sau: (i) Có loại đám VL: loại thứ có dạng cầu bao gồm hạt VL; loại thứ hai (đám VL lớn) bao gồm từ hạt VL trở lên Hầu hết nguyên tử Si thuộc loại thứ nhất, loại thứ hai chứa phần lớn nguyên tử Al Tỷ lệ CO/( CSi +CAl) loại thứ nhỏ nhiều so với loại thứ hai (ii) Các đám VL lớn có xu hướng phân bố gần hình thành vùng lớn mà có chứa chủ yếu nguyên tử Al, nguyên tử oxi xung quanh vùng có mật độ thấp Những vùng xem đường khuếch tán Al 3.2 Khảo sát động học mô hình SiO2 – Al2O3 lỏng Hình 3.5 3.6 phụ thuộc thời gian số đám liên kết (NLKCL), số liên kết trung bình nguyên tử độ dịch chuyển bình phương trung bình cho tập oxi áp suất GPa Trong độ dịch chuyển bình phương trung bình nguyên tử Các nguyên tử oxi linh động dịch chuyển 5.83 Å khoảng thời gian mô 96.5 ps, oxi không linh động di chuyển khoảng 0.49 Å Dịch chuyển bình phương trung bình cho tất nguyên tử oxi gần giống với nguyên tử SRA Chúng tìm thấy rằng, NLKCL oxi linh động không linh động tương đối khác so với oxi ngẫu nhiên Cụ thể, SRA nhỏ so với SIMMA SMA; NLKCL SRA lớn so với SIMMA SMA Điều minh chứng rõ ràng cho tạo nhóm SIMMA SMA 43 35 30 All oxygens SRA SIMMA SMA , Å2 25 20 15 10 0 20 40 60 80 100 Thời Time,gian, ps ps Hình 3.5 Sự phụ thuộc thời gian SRA, SIMMA, SMA cho tập hợp oxi tất phân tử oxi áp suất GPa Vì chất lỏng thể động học không đồng (DH) cho nguyên tử oxi Sự tạo đám thấy từ phân bố kích thước đám LK Sự phân bố kích thước cho SRA có trải rộng khoảng hẹp từ tới 14 nguyên tử Còn đồ thị cho thấy SIMMA, SMA trải rộng khoảng lớn nhiều (hình 3.6) Kết thu nguyên tử linh động không linh động thường nằm vùng riêng biệt Những vùng có độ linh động thấp cao Để thuận tiện gọi vùng vùng linh động không linh động Vì chất lỏng bao gồm vùng oxi không linh động linh động Hình 3.7 rằng, với tập Si Al có kết tương tự: NLKCL SRA lớn SIMMA SMA; SRA nhỏ 44 SIMMA SMA Điều có nghĩa động học không đồng (DH) quan sát thấy nhôm silicon Trong hình 3.8 mô tả 2.0 1.5 1.0 0.5 SRA SIMMA SMA 0.0 NLKCL 160 120 80 40 20 40 60 80 100 Time, ps Thời gian, ps 100 80 SRA SIMMA 60 40 Số đám 20 80 60 SRA SMA 40 20 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Kích thước đám Hình 3.6 Sự phụ thuộc thời gian NLKCL (hình trên); phân bố kích thước đám LK cho cấu hình t = 96.5 ps (hình dưới); SRA, SIMMA SMA tập oxi áp suất GPa phụ thuộc NLKCL vào thời gian cấu hình áp suất cao Khi áp suất lớn GPa, NLKCL cho SRA gần giống với SIMMA SMA Đặc trưng 45 tương tự quan sát tập silicon nhôm Vì thời gian mô phỏng, DH không quan sát cấu hình áp suất cao Aluminum 80 SRA SIMMA SMA 60 NLKCL 40 20 Silicon 80 60 40 20 20 40 60 80 Time, Thời ps gian, 1.2 SRA 100 ps SIMMA SMA 0.9 Aluminum 0.6 0.3 1.2 Silicon 0.9 0.6 0.3 20 40 60 80 100 Time, ps Thời gian, ps Hình 3.7 Sự phụ thuộc thời gian NLKCL cho tập Al Si áp suất GPa Lân cận nguyên tử định nghĩa nguyên tử mà tạo liên kết với nguyên tử xét Chúng xác định lân cận loại với 46 nguyên tử xét Hình 3.9 3.10 mô tả dịch chuyển bình phương trung bình lân cận số lân cận trung bình cho SRA, SIMMA SMA Có thể thấy tăng theo thứ tự: SIMMA – SRA – SMA Hơn nữa, độ dốc đồ thị cho SMA lớn độ dốc SIMMA Ví dụ với nguyên tử nhôm, độ dốc đồ thị SMA SIMMA 0.14 0.07 Å2ps-1 Điều có nghĩa lân cận nguyên tử linh động chuyển động nhanh lân cận nguyên tử không linh động 160 120 NLKCL 10GPa SRA 80 SIMMA 20GPa SRA SMA SIMMA SMA 80 100 160 5GPa 120 15GPa 80 20 40 60 80 100 20 40 60 Time, ps Thời gian, ps Hình 3.8 Sự phụ thời gian NLKCL cho tập oxi áp suất cao Như hình 3.10, số lân cận trung bình oxi nhôm SRA lớn SIMMA nhỏ SMA Trong trường hợp silic số lân cận trung bình cho SRA gần với SIMMA, lớn chút so với SMA Kết thu chứng minh vùng không gian gần oxi linh động có mật độ oxi cao không linh động có mật độ oxi thấp Với nhôm linh động không linh động quan sát thấy xu hướng Tuy nhiên trường hợp silic, vùng không gian silic linh động lại có mật độ 47 16 SRA SIMMA SMA 12 Aluminum , Å2 12 Oxygen Silicon 20 40 60 80 100 Time, ps Thời gian, ps Hình 3.9 Độ dịch chuyển bình phương trung bình lân cận SRA, SIMMA SMA áp suất GPa theo thời gian 12 Aluminum 12 10 SRA SIMMA SMA 10 Oxygen Silicon 20 40 60 80 100 ThờiTime, gian,psps Hình 3.10 Sự phụ thuộc thời gian số lân cận trung bình cho SRA, SIMMA SMA áp suất GPa 48 thấp Từ kết luận cho thấy chất lỏng chứa vùng linh động không linh động riêng biệt, vùng oxi linh động có mật độ oxi cao không linh động mật độ oxi thấp Với nguyên tử nhôm có đặc trưng tương tự, với nguyên tử silic ngược lại: vùng linh động nguyên tử silic lại có mật độ silic thấp Tất điều minh chứng SiO2 –Al2O3 lỏng thể tính không đồng thành phần hóa học cấu trúc địa phương Để xác định chi tiết chế khuếch tán, thực phân tích nguyên tử SIMMA SMA (mạng SA) Đầu tiên xác định SA từ cấu hình t = 95.6 ps (cấu hình cuối cùng) Sau tìm lân cận nguyên tử SA từ cấu hình ban đầu Các lân cận SIMMA tạo mạng SIMMAN, lân cận SMA tạo mạng SMAN, mạng SIMMAN SMAN gọi chung mạng SAN Chúng xác định liên kết nguyên tử SA SAN từ cấu hình ban đầu Các liên kết tìm gọi liên kết ban đầu Cuối xác định liên kết ban đầu đám ban đầu cho nguyên tử SA SAN từ cấu hình cuối Trong đám ban đầu định nghĩa tập hợp nguyên tử, nguyên tử liên kết với thông qua đường chứa liên kết ban đầu Sơ đồ minh họa đám ban đầu hình 3.11 Chú ý xếp lại nguyên tử mà số lượng liên kết ban đầu tìm thấy cấu hình cuối nhỏ so với cấu hình ban đầu Các đám ban đầu từ SIMMA SIMMAN bao gồm nguyên tử không linh động, đám ban đầu từ SMA SMAN chứa nguyên tử linh động Tính toán chất lỏng chứa đám ban đầu lớn Ở áp suất GPa, đám ban đầu lớn oxi không linh động chứa 86 nguyên tử di chuyển trung bình khoảng cách 0.8 Å Điều có nghĩa nguyên tử từ SIMMA SIMMAN hình thành đám lớn Sự di chuyển nguyên tử khác thực thông qua vùng 49 không gian bên đám Ngoài ra, kết mô tồn số đám ban đầu oxi linh động Các nguyên tử O linh động lân cận chuyển động với khoảng cách lớn Thêm vào đó, nguyên tử di chuyển theo hướng gần Do thời gian khảo sát đặc trưng đám ban đầu giống siêu phân tử (SM) Các nguyên tử đám ban đầu di chuyển thông qua dịch chuyển SM Chúng tìm thấy linh động SM liên quan tới kích thước Kích thước SM lớn, độ linh động chậm Ở kích thước SM định nghĩa số nguyên tử thuộc SM Sự chuyển động SM quan sát nghiên cứu gần mô hình Lindemann cho chất rắn nóng chảy Theo đó, nguyên tử vùng linh động chuyển động vùng không gian lớn cấu trúc vùng bị biến đổi mạnh Trong nguyên tử vùng không linh động dao động chủ yếu xung quanh vị trí ban đầu Điều dẫn đến nguyên tử vùng không linh động tạo SM lớn, vùng linh động chứa SM nhỏ Do vùng không linh động có hành vi giống nguyên tử thể rắn vùng linh động có hành vi giống thể lỏng Hình 3.11 Sơ đồ minh họa đám ban đầu; cầu màu đỏ mạng SA cầu màu xanh dương mạng SAN; đường màu đen liên kết ban đầu 50 Nguyên tử khuếch tán chất lỏng cách nhảy đơn nguyên tử di chuyển tập thể thông qua SM Chuyển động loại trước nhanh nhiều so với loại thứ hai Khi đặt vào áp suất cao liên kết cation – oxi yếu làm giảm số SM có kích thước lớn (yếu tố chuyển động tương quan) Điều có nghĩa tăng áp suất có nhiều nguyên tử di chuyển nhảy đơn nguyên tử di chuyển tập thể thông qua SM có kích thước nhỏ, tốc độ khuếch tán tăng lên Mặt khác, thông thường việc nén chất lỏng làm giảm tốc độ khuếch tán, nguyên tử di chuyển thể tích nhỏ (yếu tố mật độ) Do phụ thuộc khuếch tán vào áp suất không tuân theo quy luật thông thường: áp suất tăng hệ số khuếch tán tăng Hệ số khuếch tán phụ thuộc vào yếu tố mật độ yếu tố chuyển động tương quan 51 KẾT LUẬN Luận văn đạt kết sau: 1/ Chúng xây dựng mô hình SiO2-Al2O3 lỏng phương pháp động lực học phân tử, với tương tác BM, dải áp suất GPa – 20 GPa Kết cho thấy áp suất thấp oxit lỏng thể cấu trúc không đồng nhất, áp suất cao không đồng không quan sát thấy 2/ Luận văn phân tích vi cấu trúc oxit lỏng thông qua hạt vỏ lõi đám vỏ lõi Có loại đám VL: loại thứ có dạng cầu bao gồm hạt VL; loại thứ hai (đám VL lớn) bao gồm từ hạt VL trở lên Hầu hết nguyên tử Si thuộc loại thứ nhất, loại thứ hai chứa phần lớn nguyên tử Al Tỷ lệ CO/( CSi +CAl) loại thứ nhỏ nhiều so với loại thứ hai 3/ Kết nghiên cứu cho thấy, đám VL lớn có xu hướng phân bố gần hình thành vùng lớn mà có chứa chủ yếu nguyên tử Al, nguyên tử oxi xung quanh vùng có mật độ thấp Những vùng xem đường khuếch tán Al 4/ Khảo sát động học mô hình SiO2-Al2O3 lỏng cho thấy chất lỏng chứa vùng linh động không linh động riêng biệt, vùng oxi linh động có mật độ oxi cao không linh động mật độ oxi thấp Với nguyên tử nhôm có đặc trưng tương tự, với nguyên tử silic ngược lại: vùng linh động nguyên tử silic lại có mật độ silic thấp Điều minh chứng SiO2 –Al2O3 lỏng thể tính không đồng thành phần hóa học cấu trúc địa phương 5/ Luận văn xác định chi tiết chế khuếch tán chất lỏng oxit Chúng chứng minh phụ thuộc khuếch tán vào áp 52 suất không tuân theo quy luật thông thường: áp suất tăng hệ số khuếch tán tăng Hệ số khuếch tán phụ thuộc vào yếu tố mật độ yếu tố chuyển động tương quan 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A Suzuki et al., Phys Chem Miner 29, 159 (2002) [2] A E Geissberger and P.J Bray (1983), “Determinations of structure and bonding in amophous SiO2 using 17 O NMR”, J Non- Cryst Solids 54 121- 137 121 [3] B.W.H Van Beest, G.J Kramer, and R.A Van Santen (1990), “Force fields for silicas and aluminophosphates based on ab initio calculations”, Phys Rev Lett 64:1955 [4] C J Benmore, E Soignard, S A Amin, M Guthrie, S D Shastri, P L Lee, and J L Yarger (2010), “Structural and topological changes in silica glass at pressure”, Phys Rev B81, 054105 [5] I A Aksay and J A Pasic, J Am Ceram Soc 62, (1979) [6] Lawrie B Skinner, Adrian C Barnes, Philip S Salmon, Louis Hennet, Henry E Fischer, Chris J Benmore, Shinji Kohara, J K Richard Weber, Aleksei Bytchkov, Martin C Wilding, John B Parise, Thomas O Farmer, Irina Pozdnyakova, Sonia K Tumber, and Koji Ohara (2013), “Joint diffraction and modeling approach to the structure of liquid alumina” , Phys Rev B87, 024201 [7] L I Tatarinova (1983), “ Structure of solid amorphous and liquid materials”, Moscow, Nauka [8] M M Smedskjaer, Front Mater 23, (2014) [9] M Matsui, Miner (1994), “A transferable interatomic potential model for crystals and melts in the system CaO-MgO-Al2O3-SiO2”, Mag 58A 571 [10] Nguyen Thu Nhan, Pham Khac Hung, Do Minh Nghiep and Hyoung Seop Kim (2008), “Molecular 54 Dynamaics Investigation on Microstructure and Void in Amorphous SiO2”, Meterials Transactions, Vol 49, No.6 pp.1212- 1218 [11] P.K Hung, N.T Nhan and L.T Vinh (2009), “Molecular dynamic simulation of liquid Al2O3 under densification”, Modelling Simul Mater Sci Eng 17 025003 [12] P.K Hung and N.V Hong (2009), “Simulation study of polymorphism and diffusion anomaly for SiO2 and GeO2 liquid”, Eur Phys J B 71, 105–110 [13] R G Della Valle, E Venuti (1994), “A molecular dynamics study of the vibrational properties of silica glass”, Chem Phys., 179 (3) 411-419 [14] R.L.Mozzi, B.E Warren (1969), “Structure of vitreous silica”, J.App.Cryst 2, 164-172 [15] S K Baggain, D B Ghosh and B B Karki, Phys Chem Miner 42, 393 (2015) [16] V V Hoang et al., Physica B 400, 278 (2007) [17] W.J Malfait, E Werner, Halter, Rene Verel (2008) “ 29 Si NMR spectroscopy of silica glass: T1 relaxation and constraints on the Si- OSi bond angle distribution”, Chem Geol 256 269 – 277 [18] W Zachariasen (1932), “The atomic arrangement in glass”, J Am Chem Soc 54, pp 3841-3851 55 ... phương pháp nghiên cứu vi cấu trúc phương pháp hạt vỏ lõi; vi cấu trúc phân tích thông qua hạt vỏ lõi đám vỏ lõi 2/ Kết nghiên cứu luận văn chất lỏng oxit (cụ thể SiO2-Al2O3 lỏng) có cấu trúc không... tài Nghiên cứu vi cấu trúc chất lỏng oxit phương pháp truyền thống phương pháp hạt vỏ lõi Với mong muốn phương pháp truyền thống phương pháp mang đến cách tiếp cận mới, nhìn cấu trúc vi mô... AlO6 Trong phạm vi luận văn này, tập trung vào nghiên cứu đặc tính oxit lỏng: SiO2, Al2O3 hợp chất chúng (silicate) phương pháp truyền thống phương pháp hạt vỏ lõi 1.2 Mô hệ oxit lỏng 1.2.1 Mô