Статьи автора

Молекулярно-динамическое моделирование расплава NiF₂: структура и физико-химические свойства

Номер выпуска 2 от 01.02.2023

Проведено моделирование расплава фторида никеля с помощью классической молекулярной динамики в интервале температур 1750–1900 К. Полученные в рамках квантово-химического приближения параметры парного потенциала верифицированы по плотности кристаллического NiF₂ с относительной погрешностью менее 1%. Рассчитанные радиальные функции распределения и координационные числа для пары Ni–F указывают на искаженное октаэдрическое окружение катиона никеля в расплаве. При этом обнаружено незначительное уменьшение ближайшего катион-анионного расстояния по сравнению с кристаллическим фторидом никеля. Показано, что кривая радиальной функции распределения для пары фтор–фтор в окрестности основного пика распадается на два максимума. Положение первого пика при 2.67 Å характеризуется координационным числом равным 5.1 и описывает соседние анионы в искаженном октаэдре. Тогда как, второй максимум может быть связан с анионами фтора, располагающимися по линии F–Ni–F с положением пика при 3.83 Å, что свидетельствует об уменьшение аналогичного расстояния по сравнению с кристаллом. Рассчитаны коэффициенты самодиффузии ионов и вязкость расплава NiF₂ при различных температурах.

43 0

СТРУКТУРА И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЕКЛООБРАЗУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ NaO - AlO - PO

Номер выпуска 3 от 01.03.2025

Одним из применений фосфатных стекол является их использование в качестве матриц для иммобилизации радиоактивных отходов. Для выбора наиболее подходящих для данной цели составов необходим метод, позволяющий изучать как структуру стекла, так и физико-химические свойства. В настоящей работе методом классической молекулярной динамики рассчитан ряд физико-химических свойств стекла NaO - AlO - PO с массовой долей компонентов 0.25 - 0.25 - 0.5, соответственно, перспективного в качестве основы для иммобилизационных матриц. Модельная система была плавно охлаждена от расплава при Т = 2300 К до комнатной температуры. В процессе охлаждения получены температурные зависимости плотности и теплоемкости. Теплоемкость стекла при комнатной температуре по данным расчета составляет 1.17 Дж/(г*К). Рассчитанные зависимости среднеквадратических смещений ионов от времени, а также функции радиального распределения показывают, что ансамбль при комнатной температуре представляет собой стекло. Проведен детальный анализ локальной структуры, включая статистику локальных окружений [MeO]. Показано, что стекло содержит тетраэдры [PO], которые комбинированы с [AlO] и [AlO], а также разнообразными натриевыми группировками. Максимумы функций радиального распределения P-O, Al-O и Na-O лежат при 1.50, 2.02 и 2.45 Å, соответственно, что хорошо согласуются с данными других авторов о структуре близких по составу стекол. Кроме того, рассчитанная для комнатной температуры плотность 2.526 г/см попадает в интервал типичных плотностей фосфатных стекол и соответствует экспериментально измеренной. Рассчитаны плотности колебательных состояний ионов в стекле. Характерные частоты колебаний алюминия и фосфора в области 450 см и 1300 см, соответственно, согласуются с экспериментальными спектрами комбинационного рассеяния света в полуколичественном отношении. Для расчета коэффициента теплопроводности использовали неравновесную молекулярную динамику, моделируя поток тепла в ячейке и регистрируя установившийся температурный градиент. Рассчитанные коэффициенты теплопроводности и температуропроводности равны 1.35 Вт/(м*К) и 4.57*10 м/с, соответственно.

3 0