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シリカガラスの分子動力学シミュレーション

シリカガラスの分子動力学シミュレーション. 福井大学 工学部 葛生 伸. シリカガラスの分子動力学シミュレーション. 体積 （密度 ) の温度依存性. 表面の構造. 体積の温度依存性. R.Br ü ckner, J.Non-Cryst.Solids 5 , 123, 1970. 一般的のガラス. シリカガラス. 以前の研究. D. R. Perchak and J. M. O’Reilly, J.Non-Cryst.Solids 167 , 211 (1994). ポテンシャル.

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シリカガラスの分子動力学シミュレーション

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Presentation Transcript

  1. シリカガラスの分子動力学シミュレーション 福井大学 工学部 葛生 伸

  2. シリカガラスの分子動力学シミュレーション 体積 （密度) の温度依存性 表面の構造

  3. 体積の温度依存性 R.Brückner, J.Non-Cryst.Solids 5, 123, 1970 一般的のガラス シリカガラス

  4. 以前の研究 D. R. Perchak and J. M. O’Reilly, J.Non-Cryst.Solids 167, 211(1994)

  5. ポテンシャル B.P.Feuston, S.H.Garofalini, J.Chem.Phys. 89, 9,1988

  6. u2中のパラメタ u3中のパラメタ IP: 等方ポテンシャル (u2のみ) AP: 異方性ポテンシャル (u2+u3)

  7. 1 step = 0.1 ns 8000 6000 Temperature (K) 4000 2000 0 1 2 3 4 Time (ns) 温 度 履 歴

  8. 各条件での密度の温度依存性

  9. 密度の温度履歴 Isotropic 105 Pa

  10. 結合角分布の温度依存性 （常圧等方性ポテンシャル)

  11. 結合角分布の温度依存性 （加圧異方性ポテンシャル)

  12. 結合角分布の温度依存性 （常圧異方性ポテンシャル)

  13. 結合角分布の温度依存性 （加圧等方性ポテンシャル)

  14. 配位数分布の温度依存性

  15. 配位数分布の温度依存性

  16. 密度の仮想温度依存性温度依存性 各温度から300 Kまで急冷前後密度依存性

  17. 結合角分布の仮想温度依存性 （常圧等方性ポテンシャル)

  18. 結合角分布の仮想温度依存性 （加圧異方性ポテンシャル)

  19. 配位数分布の仮想温度依存性

  20. シリカガラス表面の分子動力学シミュレーションシリカガラス表面の分子動力学シミュレーション 表面では欠陥構造が多数 ⇒ 原子間の電荷の移動 ⇒ 電荷平衡法により考慮

  21. シリカ表面の分子動力学シミュレーション ポテンシャル Morse-Stretch ポテンシャル + クーロンポテンシャル

  22. 原子間の電荷移動効果 原子 i の化学ポテンシャル 平衡条件 電荷の保存 基礎方程式 電荷平衡 (QEq)法

  23. 電荷平衡 (QEq) 法の基礎方程式 クーロン積分 Ai: 規格化因子，ni: 主量子数，zi: 定数

  24. クーロン積分 14..4 / r O-O O-Si J(r) / eV Si-Si r / Å

  25. シミュレーションセルと周期境界条件 z x, y 粒子数 ６４８

  26. 温度履歴 Surface Generation Stepwise Cooling 100 K / 1 ps Relaxation Stepwise Cooling 100 K / 1 ps Relaxation Analysis

  27. ＳｉおよびOの相対数密度分布 (バルクの総数密度で規格化) O qEQ FQ O Si n n Si z / Å z / Å Present z / Å 密度分布

  28. 表面付近の動径分布関数 QEq g(r) g(r) z / Å z / Å FQ

  29. 表面付近のSi-O-Si結合角分布 Tetrahedral Planer FQ qEQ

  30. 配位数分布 4-coord. Si BO FQ FQ qEQ qEQ qEQ qEQ NBO 3-coord. Si FQ FQ z / Å z / Å Deb

  31. 配位数分布 Si 4-coord. Si 3-coord. Si charge / e Total Charge density NBO BO z / Å Deb

  32. 表面付近のSi-O-Si結合角分布 qEq FQ O Debye –Waller Factor / Å2 O Debye –Waller Factor / Å2 Si Si z / Å z / Å Debye-Waller Factor Deb

  33. 表面の欠陥構造 E’センター

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