Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI MAI THỊ LAN MÔ PHỎNG VI CẤU TRÚC VÀ CƠ CHẾ KHUẾCH TÁN TRONG CÁC Ô XÍT MgO, Al2O3 VÀ GeO2 Ở TRẠNG THÁI LỎNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI MAI THỊ LAN MÔ PHỎNG VI CẤU TRÚC VÀ CƠ CHẾ KHUẾCH TÁN TRONG CÁC Ô XÍT MgO, Al2O3 VÀ GeO2 Ở TRẠNG THÁI LỎNG Chuyên ngành: VẬT LÝ KỸ THUẬT Mã số: 62520401 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN VĂN HỒNG PGS.TSKH PHẠM KHẮC HÙNG HÀ NỘI - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu Tất số liệu kết nghiên cứu luận án trung thực, chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Tập thể hướng dẫn 1.PGS.TS.Nguyễn Văn Hồng Nghiên cứu sinh 2.PGS.TSKH.Phạm Khắc Hùng Mai Thị Lan LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS TSKH Phạm Khắc Hùng TS Nguyễn Văn Hồng, người thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tạo điều kiện làm việc Bộ môn Vật lý tin học, Viện Vật lý kỹ thuật phòng đào tạo Sau đại học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội dành cho suốt trình nghiên cứu, thực luận án Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, người thân, đồng nghiệp dành tình cảm, động viên giúp đỡ tơi vượt qua khó khăn để hồn thành luận án Hà Nội, ngày 26 tháng 10 năm 2015 Mai Thị Lan MỤC LỤC Danh mục từ viết tắt ký hiệu Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ đồ thị MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Các hệ xít 12 1.1.1 Hệ xít magiê - MgO 13 1.1.2 Hệ ô xít nhơm – Al2O3 15 1.1.3 Hệ xít giécmani – GeO2 16 1.2 Hiện tượng đa thù hình động học không đồng 18 1.2.1 Hiện tượng động học không đồng 19 1.2.2 Hiện tượng đa thù hình 29 1.3 Tổng quan mơ hình ngun tử nghiên cứu kỹ thuật trực quan hóa 30 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN 2.1 Xây dựng mơ hình động lực học phân tử 35 2.1.1 Thế tương tác 35 2.1.2 Xây dựng mơ hình MgO, Al2O3 GeO2 37 2.2 Mô vi cấu trúc 41 2.2.1 Hàm phân bố xuyên tâm 41 2.2.2 Xác định số phối trí độ dài liên kết 42 2.2.3 Xác định phân bố góc 42 2.3 Mô động học 44 2.4 Kỹ thuật trực quan hóa liệu động lực học phân tử 47 CHƯƠNG VI CẤU TRÚC CỦA MgO, Al2O3 VÀ GeO2 LỎNG 3.1 Vi cấu trúc MgO, Al2O3 GeO2 áp suất khác 54 3.1.1 Mơ hình MgO lỏng 54 3.1.2 Mơ hình Al2O3 lỏng 61 3.1.3 Mơ hình GeO2 lỏng 64 3.2 Vi cấu trúc MgO, Al2O3 GeO2 nhiệt độ khác 67 3.2.1 Mơ hình MgO lỏng 67 3.2.2 Mơ hình Al2O3 lỏng 75 3.2.3 Mơ hình GeO2 lỏng 77 CHƯƠNG ĐỘNG HỌC TRONG MgO, Al2O3 VÀ GeO2 LỎNG 4.1 Cơ chế khuếch tán MgO, Al2O3 GeO2 lỏng 84 4.1.1 Xác định hệ số khuếch tán theo phương trình Einstein 84 4.1.2 Cơ chế khuếch tán thông qua chế chuyển đổi đơn vị cấu trúc 88 4.2 Động học không đồng MgO, Al2O3 GeO2 lỏng 99 4.3 Đa thù hình MgO, Al2O3 GeO2 lỏng 113 KẾT LUẬN 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 130 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ĐLHPT Động lực học phân tử HPBXT Hàm phân bố xuyên tâm VĐH Vơ định hình KT Khuếch tán ĐVCT Đơn vị cấu trúc T Là nguyên tử Mg, Al, Ge DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 2.1 Điện tích ion mơ hình mơ 36 Bảng 2.2 Các hệ số tương tác hệ chất lỏng cấu trúc 37 mạng Bảng 2.3 Thời gian bước mô hệ gồm N 38 ngun tử Bảng 2.4 Các mơ hình nhiệt độ áp suất chất lỏng cấu 40 trúc mạng Bảng 3.1 Đặc trưng cấu trúc MgO lỏng ảnh hưởng áp 54 suất: r g(r) vị trí độ cao đỉnh cực đại thứ hàm phân bố xuyên tâm; Z số phối trí cặp trung bình Bảng 3.2 Đặc trưng cấu trúc Al2O3 lỏng ảnh hưởng áp 61 suất: r g(r) vị trí độ cao đỉnh cực đại thứ hàm phân bố xuyên tâm; Z số phối trí cặp trung bình; Alx, Oy – tỉ lệ đơn vị cấu trúc AlOx liên kết OAly Bảng 3.3 Đặc trưng cấu trúc GeO2 lỏng ảnh hưởng áp 64 suất: r g(r) vị trí độ cao đỉnh cực đại thứ hàm phân bố xuyên tâm; Z số phối trí cặp trung bình; Gex, Oy – tỉ lệ đơn vị cấu trúc GeOx liên kết OGey Bảng 3.4 Đặc trưng cấu trúc MgO lỏng ảnh hưởng 67 nhiệt độ: r g(r) vị trí độ cao đỉnh cực đại thứ hàm phân bố xun tâm; Z số phối trí cặp trung bình Bảng 3.5 Phân bố số phối trí MgO lỏng nhiệt độ khác 69 Cx tỉ lệ đơn vị MgOx; Dx tỉ lệ đơn vị OMgx.(x = 2, 3, 4, 5, 6) Bảng 3.6 Đặc trưng cấu trúc Al2O3 lỏng ảnh hưởng nhiệt độ: r g(r) vị trí độ cao đỉnh cực đại thứ 75 hàm phân bố xuyên tâm; Z số phối trí cặp trung bình; Alx, Oy – tỉ lệ đơn vị cấu trúc AlOx liên kết OAly Bảng 3.7 Đặc trưng cấu trúc GeO2 lỏng ảnh hưởng nhiệt 78 độ: r g(r) vị trí độ cao đỉnh cực đại thứ hàm phân bố xuyên tâm; Z số phối trí cặp trung bình; Gex, Oy – tỉ lệ đơn vị cấu trúc GeOx liên kết OGey Bảng 4.1 Hệ số tự khuếch tán Mg, Al Ge chất lỏng 86 MgO, Al2O3 GeO2 tương ứng áp suất khác Bảng 4.2 Hệ số tự khuếch tán Mg, Al Ge chất lỏng 88 MgO, Al2O3 GeO2 tương ứng nhiệt độ khác Bảng 4.3 Sự thay đổi số phối trí nguyên tử Mg thứ j qua 89 trạng thái; Zi – số nguyên tử ô xy phối trí; n bước thời gian mô phỏng; P áp suất Bảng 4.4 Đặc trưng động học vtr, Dtr, D chất lỏng cấu trúc 96 mạng MgO, Al2O3 GeO2 áp suất khác Bảng 4.5 Đặc trưng động học vtr, Dtr, D chất lỏng cấu trúc mạng MgO, Al2O3 GeO2 nhiệt độ khác 97 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Minh họa vùng động học không đồng 20 Hình 1.2 Minh họa hàm tương quan Mode Coupling 20 Hình 1.3 Minh họa vùng xếp lại CRR 24 Hình 1.4 Minh họa thể tích tự 24 Hình 1.5 Sự chuyển dạng cấu trúc từ đa diện GeO4 sang đa diện GeO5 28 áp suất nén GPa Hình 1.6 Hình ảnh mơ động lực học phân tử pha mật độ thấp 28 pha mật độ cao tồn nước đá vô định hình Hình 1.7 Trực quan khoa học – tầng Ozon trái đất 32 Hình 1.8 Trực quan thơng tin – liên kết web tự động 32 Hình 2.1 Mơ hình động lực học phân tử hệ xít hai ngun 39 Hình 2.2 Minh họa góc liên kết O-T-O đơn vị cấu trúc TOx góc 43 T-O-T đơn vị cấu trúc kề Hình 2.3 Minh họa chế chuyển đổi đơn vị cấu trúc TOx→TOx±1 45 Hình 2.4 Minh họa mơ hình sau n bước mơ 48 Hình 2.5 Q trình trực quan hóa 49 Hình 3.1 Các hàm phân bố xuyên tâm thành phần MgO lỏng nhiệt 52 độ 3400 K, GPa so sánh với tính tốn ngun lí ban đầu Hình 3.2 Hàm phân bố xuyên tâm tổng thể Al2O3 lỏng nhiệt độ 3000 53 K, GPa so sánh với thực nghiệm Hình 3.3 Hàm phân bố xuyên tâm tổng thể GeO2 lỏng 3000 K áp 53 suất GPa Hình 3.4 Hàm phân bố xuyên tâm cặp Mg-O, Mg-Mg O-O áp 55 suất khác Hình 3.5 Phân bố đơn vị phối trí MgOx (x =3, 4, 5, 6) theo áp suất 56 Hình 3.6 Cấu trúc mạng hệ MgO lỏng nhiệt độ 3800 K, áp suất 57 GPa (a) 25 GPa (b).Quả cầu đỏ Mg, xanh O ... cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Tất số liệu kết nghiên cứu luận án trung thực, chưa công bố cơng trình nghiên cứu khác Tập thể hướng dẫn 1.PGS.TS.Nguyễn Văn Hồng Nghiên cứu sinh 2.PGS.TSKH.Phạm... dung nghiên cứu chúng tơi trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước hệ xít nghiên cứu MgO, Al2O3, GeO2, tượng đa thù hình động học khơng đồng tổng quan mơ hình ngun tử nghiên cứu kỹ thuật... thích nguyên nhân dẫn đến tượng đa thù hình động học khơng đồng xít lỏng nêu Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án là: vi cấu trúc, động học cấu trúc, mối
Ngày đăng: 27/02/2021, 11:34
Xem thêm:
