Mô Hình Động Học Phân Tử Cấu Trúc Kính Borosilicat Hạng E Sử Dụng Mẫu Cấu Trúc Tinh Thể

Pleiades Publishing Ltd - Tập 49 - Trang 635-641 - 2023
G. I. Makarov1, T. M. Makarova1
1South Ural State University, Chelyabinsk, Russia

Tóm tắt

Một phương pháp mới để mô hình hóa động học phân tử (MD) cấu trúc kính bằng cách sử dụng một mẫu cấu trúc tinh thể đã được đề xuất. Mẫu này dựa trên ô mạng của pha tinh thể, có thành phần tương tự chất lượng với kính đang được mô hình hóa. Sử dụng phương pháp này và mô phỏng MD đa giai đoạn, mô hình cấu trúc không gian của kính borosilicat hạng E, tái tạo các đặc tính lý hóa của nó, đã được thu được. Phương pháp được đề xuất cho phép mô hình hóa cấu trúc kính bằng các phương pháp MD cổ điển với năng suất và độ ổn định cao hơn.

Từ khóa

#mô hình động học phân tử #kính borosilicat #mẫu cấu trúc tinh thể #mô phỏng đa giai đoạn #đặc tính lý hóa

Tài liệu tham khảo

Christie, J., Ainsworth, R., Hernandez, S., and de Leeuw, N., Structures and properties of phosphate-based bioactive glasses from computer simulation: A review, J. Mater. Chem. B, 2017, vol. 5, pp. 5297–5306. Cormack, A.N., Yuan, X., and Park, B., Molecular dynamics simulations of silicate glasses and melts, Glass Phys. Chem., 2001, vol. 27, pp. 28–36. Liang, J.-J., Cygan, R., and Alam, T., Molecular dynamics simulation of the structure and properties of lithium phosphate glasses, J. Non-Cryst. Solids, 2000, vols. 263–264, pp. 167–179. Jia, B., Li, M., Yan, X., Wang, Q., and He, S., Structure investigation of CaO-SiO2-Al2O3-Li2O by molecular dynamics simulation and Raman spectroscopy, J. Non-Cryst. Solids, 2019, vol. 526, p. 119695. Hu, Y.-J., Zhao, G., Zhang, M., Bin, B., Rose, T.D., Zhao, Q., Zu, Q., Chen, Y., and Sun, X., Predicting densities and elastic moduli of SiO2 based glasses by machine learning, npj Comput. Mater., 2020, vol. 6, pp. 1–13. Deng, B. and Harris, J.T., A novel approach to generate glass-ceramics samples for molecular dynamics simulations, Comput. Mater. Sci., 2021, vol. 186, p. 110008. Hong, X. and Newville, M., Polyamorphism of GeO2 glass at high pressure, Phys. Status Solidi B, 2020, vol. 257, p. 2000052. Brazhkin, V.V., Lyapin, A.G., and Trachenko, K., Atomistic modeling of multiple amorphous–amorphous transitions in SiO2 and GeO2 glasses at megabar pressures, Phys. Rev. B, 2011, vol. 83, p. 132103. Tsuchiya, T., Yamanaka, T., and Matsui, M., Molecular dynamics study of pressure-induced transformation of quartz-type GeO2, Phys. Chem. Miner., 2000, vol. 27, pp. 149–155. Kapoor, S., Goel, A., Tilocca, A., Dhuna, V., Bhatia, G., Dhuna, K., and Ferreira, J.M., Role of glass structure in defining the chemical dissolution behavior, bioactivity and antioxidant properties of zinc and strontium co-doped alkali-free phosphosilicate glasses, Acta Biomater., 2014, vol. 10, pp. 3264–3278. Upadhyay, A., Sebeck, K., and Kieffer, J., Spectral mode assignment for binary silicate glasses using molecular dynamics simulations, J. Non-Cryst. Solids, 2012, vol. 358, pp. 3348–3354. Chainikova, A., Orlova, L., Popovich, N., Lebedeva, Y., and Solncev, S., Functional composites based on glass/glass-ceramics matrixes and discrete fillers: Properties and possible applications, Aviat. Mater. Technol., 2014, vol. 0, pp. 52–58. Wang, X., Xie, W., Ren, J., Zhu, J., Li, L.-Y., and Xing, F., Interfacial binding energy between calcium-silicate-hydrates and epoxy resin: A molecular dynamics study, Polymers, 2021, vol. 13, p. 1683. Babaevskii, P.G., Napolniteli dlya polimernykh kompozitsionnykh materialov: Spravochnoe posobie (Fillers for Polymer Composite Materials, Reference Book), Moscow: Khimiya, 1981. Mishnev, M., Korolev, A., Ekaterina, B., and Dmitrii, U., Effect of long-term thermal relaxation of epoxy binder on thermoelasticity of fiberglass plastics: Multiscale modeling and experiments, Polymers, 2022, vol. 14, p. 1712. Maslov, V., Grozdov, A., and Kutepov, D., Methods of determining the composition of low-molecular weight epoxide diane resins, Polym. Sci. (USSR), 1982, vol. 24, pp. 2034–2039. Vaitkus, A., Merkys, A., and Grazulis, S., Validation of the crystallography open database using the crystallographic information framework, J. Appl. Crystallogr., 2021, vol. 54, pp. 661–672. Abraham, M.J., Murtola, T., Schulz, R., Pall, S., Smith, J.C., Hess, B., and Lindahl, E., GROMACS: High performance molecular simulations through multi-level parallelism from laptops to supercomputers, SoftwareX, 2015, vols. 1–2, pp. 19–25. Makarov, G.I., Shilkova, K.S., Shunailov, A.V., Pavlov, P.V., and Makarova, T.M., A set of self-consistent Lennard-Jones potential parameters for molecular dynamics simulation of borosilicate glasses, Glass Phys. Chem., 2023, vol. 49, in press. Bussi, G., Donadio, D., and Parrinello, M., Canonical sampling through velocity rescaling, J. Chem. Phys., 2007, vol. 126, pp. 014107–014106. Berendsen, H., Postma, J., van Gunsteren, W., Di Nola, A., and Haak, J., Molecular dynamics with coupling to an external bath, J. Chem. Phys., 1984, vol. 81, pp. 3684–3690. Darden, T., York, D., and Pedersen, L., Particle mesh Ewald: An Nlog(N) method for Ewald sums in large systems, J. Chem. Phys., 1993, vol. 98, pp. 10089–10092. Wennberg, C.L., Murtola, T., Hess, B., and Lindahl, E., Lennard-Jones lattice summation in bilayer simulations has critical effects on surface tension and lipid properties, J. Chem. Theory Comput., 2013, vol. 9, pp. 3527–3537. Gale, J. and Rohl, A., The General Utility Lattice Program (GULP), Mol. Simul., 2003, vol. 29, pp. 291–341.