Luận án tiến sĩ: Mô phỏng cấu trúc và chuyển pha vật liệu Fe, FeB, SiO2 - Giáp Thị Thùy Trang, ĐHBK Hà Nội
Nghiên cứu mô phỏng cấu trúc và chuyển pha của vật liệu Fe, FeB và SiO2 nhằm hiểu rõ tính chất vật lý, đề xuất ứng dụng tiềm năng.
Luan An
Luận án tiến sĩ
Năm xuất bản
Số trang
152
Thời gian đọc
23 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
50 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- 1. Tổng quan mô phỏng động lực học phân tử hạt nano kim loại
- Số trang:
- 152 trang
- Trường:
- Đại học Bách khoa Hà Nội
- Chuyên ngành:
- Vật lý kỹ thuật
- Tác giả:
- Giáp Thị Thùy Trang
- Năm:
- 2020
Tóm tắt nội dung luận án
I. Tổng quan mô phỏng động lực học phân tử hạt nano kim loại
Phương pháp mô phỏng động lực học phân tử giữ vai trò then chốt trong vật lý chất rắn hiện đại. Công cụ này tái hiện chuyển động nguyên tử theo thời gian thực. Hệ thống tính toán giải phương trình chuyển động cổ điển của Newton cho hàng vạn hạt. Kỹ thuật cung cấp cái nhìn sâu sắc về tương tác vi mô. Vật liệu kích thước nano thể hiện nhiều tính chất khác biệt so với khối lớn. Diện tích bề mặt riêng lớn làm thay đổi năng lượng liên kết. Sự sắp xếp nguyên tử tại bề mặt chi phối mạnh mẽ độ bền nhiệt. Hạt nano kim loại và hợp kim có nhiệt độ nóng chảy giảm đáng kể. Các quá trình biến đổi pha diễn ra nhanh chóng ở quy mô nano mét. Việc quan sát thực nghiệm trực tiếp ở cấp độ nguyên tử gặp nhiều giới hạn kỹ thuật. Mô phỏng vi mô giải quyết rào cản này. Dữ liệu tính toán làm sáng tỏ quy luật tiến hóa cấu trúc. Nghiên cứu tập trung vào hệ đơn chất Fe, hợp kim FeB và hợp chất SiO2. Các hệ vật liệu này có ứng dụng thực tiễn rộng rãi trong công nghiệp luyện kim và vi điện tử.
1.1. Mục tiêu và phạm vi ứng dụng molecular dynamics simulation
Phương pháp molecular dynamics simulation giúp theo dõi quỹ đạo không gian và vận tốc của từng nguyên tử. Phương pháp mở ra khả năng phân tích chi tiết cấu trúc cục bộ. Dữ liệu về năng lượng, áp suất và thể tích tức thời của hệ được thu thập liên tục. Các thông số nhiệt động học được tính toán chính xác qua trung bình thống kê. Phạm vi ứng dụng bao gồm nghiên cứu chuyển pha lỏng rắn và biến dạng dẻo. Mô phỏng động lực học phân tử còn khảo sát quá trình giãn ứng suất trong mạng tinh thể. Hệ nano Fe và FeB được thiết lập với kích thước từ vài nghìn đến hàng chục nghìn nguyên tử. Thời gian mô phỏng đạt thang pico-giây đến nano-giây. Bước thời gian tích phân thường chọn ở mức femto-giây. Độ chính xác này đảm bảo tính ổn định cơ học của hệ hạt. Kết quả mô phỏng đóng vai trò kiểm chứng các giả thuyết vật lý lý thuyết.
1.2. Vai trò của việc khảo sát vật liệu vô định hình cấp nano
Nghiên cứu vật liệu vô định hình ở quy mô nano mang lại nhiều hiểu biết nền tảng về trật tự tầm ngắn. Cấu trúc vô định hình không tồn tại tính tuần hoàn không gian. Các nguyên tử sắp xếp hỗn loạn nhưng vẫn tuân theo quy luật phối trí gần. Trạng thái vô định hình của hợp kim sắt và silica có độ bền cơ học cao cùng tính chất từ đặc biệt. Tính chất bề mặt đóng vai trò quyết định trong việc kích hoạt mầm kết tinh. Bề mặt hạt nano tạo ra hiệu ứng kích thước mạnh. Năng lượng tự do bề mặt thúc đẩy hoặc kìm hãm quá trình sắp xếp lại mạng nguyên tử. Mô hình hóa trạng thái này giúp kiểm soát sự ổn định nhiệt của vật liệu. Việc hiểu rõ ranh giới giữa pha vô định hình và pha tinh thể hỗ trợ chế tạo vật liệu nano tiên tiến.
II. Thiết lập thế tương tác nguyên tử EAM BKS trong mô hình
Độ tin cậy của mô phỏng phụ thuộc trực tiếp vào việc lựa chọn thế tương tác nguyên tử. Hàm thế mô tả lực tương tác đẩy và hút giữa các cặp hoặc nhóm hạt. Trong kim loại và hợp kim, thế nhiều hạt phản ánh đúng mật độ điện tử tự do. Các tính toán áp dụng thế EAM hoặc thế cặp Pak-Doyama cải biên cho hệ Fe và FeB. Đối với vật liệu oxide như SiO2, tương tác tĩnh điện tầm xa và lực phân cực đóng vai trò chủ đạo. Hàm thế BKS thường được lựa chọn nhờ khả năng mô tả chính xác liên kết cộng hóa trị Si-O. Việc hiệu chỉnh tham số thế dựa trên dữ liệu thực nghiệm tinh thể và tính toán ban đầu ab initio. Các điều kiện biên tuần hoàn được áp dụng để loại bỏ hiệu ứng biên kích thước khối. Việc kiểm soát nhiệt độ và áp suất thực hiện qua các thuật toán điều nhiệt Nosé-Hoover hoặc Berendsen.
2.1. Xây dựng thế EAM và Pak Doyama cho hạt nano sắt Fe
Mô hình hạt nano Fe đơn lẻ sử dụng thế EAM hoặc thế cặp Pak-Doyama để mô tả liên kết kim loại. Năng lượng tổng cộng gồm năng lượng cặp đẩy Coulomb và năng lượng nhúng điện tử. Hàm thế phản ánh chính xác cấu trúc mạng lập phương tâm khối BCC ở nhiệt độ thấp. Khi nhiệt độ tăng, thế mô phỏng ghi nhận sự chuyển dịch sang mạng lập phương tâm mặt FCC. Quá trình làm nguội nhanh tạo ra cấu trúc vô định hình với mật độ xếp chặt cục bộ. Năng lượng bề mặt của hạt nano Fe được cân bằng tự nhiên trong chân không. Bán kính cắt tương tác được lựa chọn hợp lý để tối ưu hóa tốc độ tính toán. Các liên kết Fe-Fe ở lớp vỏ ngoài chịu lực kéo căng do thiếu hụt số phối trí. Dữ liệu thế cho phép tính toán chính xác nhiệt dung và hệ số khuếch tán nguyên tử.
2.2. Áp dụng thế BKS để khảo sát hệ mạng liên kết Si O
Mô hình hóa SiO2 đòi hỏi hàm thế mô tả đúng tính định hướng của liên kết tứ diện SiO4. Thế BKS kết hợp thế cặp Buckingham với tương tác tĩnh điện Coulomb phân số. Công thức này tái hiện chính xác góc liên kết Si-O-Si và độ dài liên kết Si-O trung bình. Thế tương tác nguyên tử này hoạt động hiệu quả trên dải nhiệt độ và áp suất rộng. Quá trình nén ép mẫu SiO2 từ 0 GPa đến hơn 100 GPa được mô tả trơn tru. Thế BKS thể hiện sự biến đổi linh hoạt của số phối trí Si từ 4 lên 5 và 6. Mạng lưới tứ diện biến dạng dần thành bát diện SiO6 khi áp suất tăng cao. Độ ổn định nhiệt động lực học của hệ silica duy trì nhất quán trong suốt thời gian mô phỏng động lực học phân tử.
III. Quá trình chuyển pha lỏng rắn ở hạt nano hợp kim Fe FeB
Nghiên cứu quá trình chuyển pha lỏng rắn trong hạt nano kim loại hé lộ các quy luật nhiệt động học độc đáo. Hệ hạt nano Fe và hợp kim FeB được gia nhiệt đến trạng thái lỏng đồng nhất. Sau đó, quá trình hạ nhiệt diễn ra với các tốc độ làm nguội khác nhau. Đường cong năng lượng tiềm năng theo nhiệt độ cho thấy bước nhảy nhiệt dung tại điểm chuyển pha. Tinh thể hóa diễn ra qua hai giai đoạn gồm tạo mầm và phát triển mầm. Trong hạt nano Fe tinh khiết, mầm tinh thể BCC hoặc FCC thường xuất hiện từ tâm hoặc lớp sát bề mặt. Sự có mặt của nguyên tử Bo trong hợp kim FeB làm thay đổi căn bản động học kết tinh. Bo đóng vai trò như tác nhân cản trở sự dịch chuyển của các nguyên tử Fe. Điều này làm tăng độ ổn định của trạng thái vô định hình.
3.1. Cơ chế tinh thể hóa và tiến trình chuyển pha lỏng rắn
Quá trình chuyển pha lỏng rắn của hạt nano Fe bắt đầu bằng sự hình thành các cụm nguyên tử có trật tự cao. Khi nhiệt độ hạ xuống dưới điểm đông đặc, các cụm phối trí 14 nguyên tử kiểu BCC phát triển nhanh. Tốc độ làm nguội quyết định cấu trúc cuối cùng của hạt nano. Tốc độ làm nguội chậm tạo điều kiện hình thành đơn tinh thể hoặc đa tinh thể hoàn chỉnh. Tốc độ làm nguội siêu nhanh dẫn đến trạng thái thủy tinh kim loại vô định hình. Nhiệt độ kết tinh phụ thuộc phi tuyến vào kích thước hạt nano. Hạt có đường kính nhỏ hơn thể hiện nhiệt độ chuyển pha thấp hơn. Lớp bề mặt vô trật tự đóng vai trò như lớp vỏ bọc đàn hồi kìm hãm mầm tinh thể phát triển ra ngoài. Các phương pháp phân tích lân cận chung CNA xác nhận sự cạnh tranh giữa pha BCC, FCC và HCP trong cấu trúc hạt.
3.2. Ảnh hưởng của nguyên tử Bo đến độ bền cấu trúc FeB
Việc đưa nguyên tử Bo vào mạng kim loại Fe tạo ra các liên kết dị loại Fe-B bền vững. Bán kính nguyên tử nhỏ của Bo cho phép chúng chiếm các vị trí xen kẽ. Sự phân bố của Bo phá vỡ tính tuần hoàn của mạng tinh thể sắt. Hợp kim nano FeB biểu hiện xu hướng chuyển pha thủy tinh mạnh hơn nhiều so với Fe nguyên chất. Tỷ lệ Bo thích hợp ngăn chặn hoàn toàn quá trình kết tinh trong điều kiện hạ nhiệt nhanh. Cấu trúc vô định hình hình thành chứa các đơn vị cấu trúc lăng trụ tam giác được bọc bởi Bo. Các liên kết Fe-B định hướng hạn chế sự khuếch tán tự do của Fe lỏng. Do đó, độ nhớt của hệ hợp kim tăng nhanh khi giảm nhiệt độ. Kết quả này lý giải khả năng tạo thủy tinh kim loại vượt trội của hệ hợp kim Fe-B.
IV. Nghiên cứu chuyển pha thủy tinh và biến dạng mạng SiO2
Vật liệu SiO2 là mô hình tiêu chuẩn để nghiên cứu chuyển pha thủy tinh và biến dạng mạng dưới áp suất. Khi nén mẫu SiO2 lỏng hoặc vô định hình, thể tích hệ giảm liên tục. Mạng lưới vô định hình trải qua quá trình tái sắp xếp cấu trúc sâu sắc. Ở áp suất khí quyển, cấu trúc cơ bản là các tứ diện SiO4 liên kết qua cầu oxy chung đỉnh. Dưới tác dụng của áp suất cao, góc liên kết Si-O-Si bị uốn cong và thu hẹp. Khoảng cách giữa các nguyên tử Si-Si và Si-O thay đổi đáng kể. Hiện tượng chuyển pha vô định hình sang vô định hình diễn ra dần dần. Mật độ nguyên tử tăng dẫn đến sự xuất hiện của các đơn vị phối trí cao như SiO5 và SiO6. Quá trình giải nén cho thấy hiện tượng trễ cấu trúc và biến dạng dẻo không thuận nghịch.
4.1. Hành vi chuyển pha thủy tinh của SiO2 dưới nén áp suất
Quá trình chuyển pha thủy tinh trong SiO2 lỏng dưới áp suất cao làm thay đổi mạnh mẽ tính chất động học. Khi áp suất tăng, độ dịch chuyển bình phương trung bình MSDA của nguyên tử Si và O suy giảm nhanh. Hệ chất lỏng mất dần tính linh động và chuyển hóa thành pha rắn vô định hình cứng vững. Nghiên cứu chỉ ra sự tồn tại của các miền vi mô có mật độ dao động khác nhau. Các cụm nguyên tử bền vững liên kết tạo thành mạng con chịu lực chính. Dưới áp suất trên 10 GPa, quá trình chuyển pha thể hiện qua sự thay đổi đột ngột của hệ số nén đẳng nhiệt. Mạng lưới tứ diện truyền thống bị phá vỡ để nhường chỗ cho cấu trúc xếp chặt hơn. Sự biến đổi này diễn ra liên tục mà không qua bước nhảy thể tích gián đoạn như chuyển pha bậc một.
4.2. Biến đổi số phối trí và góc liên kết Si O theo mật độ
Phân tích cấu trúc chi tiết cho thấy số phối trí trung bình của Si tăng từ 4,0 lên gần 6,0 khi áp suất đạt 50 GPa. Đơn vị cấu trúc tứ diện SiO4 chiếm ưu thế tuyệt đối ở áp suất thấp. Khi nén ép, các đơn vị trung gian SiO5 xuất hiện với tỷ lệ đáng kể trước khi chuyển thành bát diện SiO6. Số phối trí của oxy cũng tăng tương ứng từ 2 lên 3. Oxy liên kết cầu BO chuyển hóa thành oxy nối ba. Góc liên kết Si-O-Si giảm từ khoảng 144 độ xuống còn 120 độ ở trạng thái nén cao. Các vòng liên kết kích thước lớn gồm 6 đến 8 phân tử SiO2 bị nén thành các vòng nhỏ hơn gồm 3 hoặc 4 đơn vị. Sự biến dạng mạng lưới này giải thích cơ chế tăng mật độ và độ cứng của thủy tinh silica chịu nén.
V. Phân tích đa diện Voronoi cấu trúc vật liệu vô định hình
Việc định lượng trật tự cục bộ trong vật liệu vô định hình đòi hỏi các công cụ hình học không gian tiên tiến. Phương pháp phân tích đa diện Voronoi và hàm phân bố xuyên tâm RDF cung cấp bức tranh toàn diện về vi cấu trúc. Hàm RDF xác định xác suất tìm thấy nguyên tử ở khoảng cách r quanh một nguyên tử gốc. Đỉnh thứ nhất của đường cong RDF phản ánh bán kính phối trí thứ nhất và độ dài liên kết trung bình. Trong khi đó, phân tích đa diện Voronoi chia không gian thành các ô đa diện bao quanh từng nguyên tử. Chỉ số Voronoi biểu thị số lượng các mặt có n cạnh, giúp phân loại chính xác các kiểu hình học cục bộ. Sự phân bố thể tích ô Voronoi phản ánh mức độ đồng nhất hoặc dị thường về mật độ trong cấu trúc vô định hình.
5.1. Ứng dụng hàm phân bố xuyên tâm RDF xác định trật tự gần
Hàm phân bố xuyên tâm RDF là đại lượng then chốt để đối chiếu mô phỏng với dữ liệu tán xạ tia X thực nghiệm. Đường cong RDF của hệ Fe lỏng thể hiện các đỉnh rộng và nhẵn do dao động nhiệt. Khi hạ nhiệt độ đến trạng thái tinh thể, đỉnh thứ nhất trở nên sắc nhọn và xuất hiện các đỉnh phụ rõ nét. Đối với hợp kim FeB và SiO2 vô định hình, đỉnh thứ hai của hàm RDF thường bị chẻ đôi thành hai đỉnh nhỏ. Hiện tượng chẻ đỉnh này là dấu hiệu đặc trưng của trạng thái vô định hình xếp chặt. Tích phân diện tích dưới đỉnh thứ nhất của hàm RDF cho biết chính xác số phối trí trung bình của từng cặp nguyên tử. Khoảng cách liên kết xác định từ hàm RDF giúp kiểm chứng độ chính xác của hàm thế tương tác trong mô phỏng động lực học phân tử.
5.2. Đánh giá phân tích đa diện Voronoi cho pha vô định hình
Phương pháp phân tích đa diện Voronoi cho phép nhận diện các cấu trúc trật tự tầm trung trong pha vô định hình. Mỗi đa diện Voronoi được mã hóa bằng bộ chỉ số phản ánh cấu hình lân cận gần nhất. Trong hạt nano kim loại vô định hình, các đa diện kiểu icosahedron với chỉ số (0, 0, 12, 0) chiếm tỷ lệ cao. Đây là cấu hình hình học đối xứng ngũ giác không có tính tuần hoàn không gian. Trong hệ SiO2, phân tích Voronoi làm rõ sự phân bố không gian của các đơn vị Si và O quanh lỗ trống cấu trúc. Thể tích Voronoi trung bình của các nguyên tử giảm tuyến tính theo mức tăng của áp suất ngoài. Kỹ thuật này giúp phân biệt rõ ràng giữa vùng mạng cứng vững và các miền nguyên tử linh động cao.
Mục lục chi tiết luận án
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (152 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Giáp Thị Thùy Trang MÔ PHỎNG CẤU TRÚC VÀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN PHA CỦA CÁC VẬT LIỆU Fe, FeB và SiO2 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬT Hà Nội - 2020 luan an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Giáp Thị Thùy Trang MÔ PHỎNG CẤU TRÚC VÀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN PHA CỦA CÁC VẬT LIỆU Fe, FeB và SiO2 Ngành: Vật lý kỹ thuật Mã số: 9520401 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PHẠM KHẮC HÙNG 2. PHẠM HỮU KIÊN Hà Nội - 2020 LỜI CAM ĐOA luan an LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án là công trình nghiên cứu của tôi. Tất cả các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa từng được tác giả khác công bố.
Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tập thể hướng dẫn Nghiên cứu sinh 1. Phạm Khắc Hùng Giáp Thị Thùy Trang 2. Phạm Hữu Kiên i luan an LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. Phạm Khắc Hùng và PGS.
Phạm Hữu Kiên, những người Thầy đã tận tình giảng dạy, hướng dẫn tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin trân trọng cảm ơn lãnh đạo và các thầy cô tại Bộ môn Vật lý Tin học, Viện Vật lý Kỹ thuật, Phòng Đào tạo - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện, giúp đỡ cho tôi trong suốt quá trình học tập, làm việc và thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm Khoa Vật lý, Ban giám hiệu Trường Đại học Sư Phạm – Đại học Thái Nguyên và các bạn đồng nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian tôi đi học nghiên cứu sinh. Lời cảm ơn sau cùng xin dành cho gia đình, người thân và các bạn của tôi, những người luôn động viên, giúp đỡ tôi vượt qua khó khăn trong suốt quá trình học tập của mình.
Nghiên cứu sinh Giáp Thị Thùy Trang ii luan an MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT………………………………… 1 DANH MỤC CÁC BẢNG…………………………………………………………. 2 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ……………………………………………. Lý thuyết chuyển pha…………………………………………. Lý thuyết tinh thể hóa………………………………………… 15 1.
Chuyển pha do ảnh hưởng của áp suất. Các hạt nano kim loại và hợp kim. Hạt nano kim loại và hạt nano Fe……………………………. Hạt nano hợp kim và hạt nano FeB…….
Cấu trúc, động học và chuyển pha trong vật liệu SiO2……. Cấu trúc và động học ………………………………………… 29 1. Quá trình chuyển pha ………………………………………… 34 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 2.
Phương pháp mô phỏng động lực học phân tử………………………… 39 2. Xây dựng mô hình……………………………………………………. Hạt nano Fe, FeB……………………………………………. Vật liệu SiO2………………………………………………….
Các phương pháp phân tích cấu trúc và động học……………………… 45 2. Phân tích hàm phân bố xuyên tâm, số phối trí, góc liên kết, độ 45 dài liên kết và các đơn vị cấu trúc……………………………. Phương pháp trực quan hóa…………………………………. Phân tích lân cận chung và tần xuất cấu trúc động học……….
Phân tích hạt lõi-vỏ…………………………………………… 53 2. Phân tích domain và Voronoi…………………………………. 55 iii luan an 2. Phân tích động học……………………………………….
CẤU TRÚC VÀ QUÁ TRÌNH TINH THỂ HÓA CỦA CÁC HẠT NANO Fe, FeB 3. Hạt nano Fe………………………………………………………. Quá trình tinh thể hóa …………………………………. Hạt nano FeB…….
Quá trình tinh thể hóa ………………………………………. 79 Kết luận chương 3. CẤU TRÚC, ĐỘNG HỌC VÀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN PHA CỦA SiO2 4. Cấu trúc và động học trong SiO2 lỏng……………………….
Hạt lõi/vỏ và vùng vi mô tinh khiết. Nguyên tử bền vững và mạng con Si-O bền vững. Nguyên tử linh động và không linh động. Đám hạt lõi/vỏ bền vững và vùng bền vững.
Quá trình chuyển pha trong SiO2 lỏng do ảnh hưởng của áp suất. Đặc trưng của các đơn vị cấu trúc. Đặc trưng của hạt lõi/vỏ và đám hạt lõi/vỏ. Đặc trưng của các domain.
Thể tích voronoi của các loại nguyên tử và domain. Quá trình chuyển pha trong SiO2 vô định hình do ảnh hưởng của áp 122 suất. Đặc trưng của các đơn vị cấu trúc và domain. Thể tích voronoi của các loại nguyên tử.
130 Kết luận chương 4. 133 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN……. 135 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 136 iv luan an DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ĐLHPT Động lực học phân tử VĐH Vô định hình HPBXT Hàm phân bố xuyên tâm ĐVCT Đơn vị cấu trúc NTBV Nguyên tử bền vững NTNN Nguyên tử ngẫu nhiên MSDA Độ dịch chuyển bình phương trung bình NAVBU Số lượng các nguyên tử từng là nguyên tử phối trí CNA Phân tích lân cận chung SPFA Hình cầu đi qua bốn nguyên tử CP Đám các hạt lõi/vỏ COS Đám các hạt lõi/vỏ O CSP Đám các hạt lõi/vỏ bền vững CSOP Đám các hạt lõi/vỏ O bền vững SLD Vùng bền vững MS Tập hợp các nguyên tử linh động IMS Tập hợp các nguyên tử không linh động SRA Tập hợp các nguyên tử ngẫu nhiên BO Oxy nối cầu NBO Oxy không nối cầu DACP Mật độ nguyên tử trong lõi của các hạt lõi/vỏ DASP Mật độ nguyên tử trong vỏ của các hạt lõi/vỏ SSLA Mạng con các nguyên tử bền vững NCr Số lượng nguyên tử tinh thể 1 luan an DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU TRONG LUẬN ÁN Trang Bảng 1.
Một số đặc trưng cấu trúc của SiO2 vô định hình thu được 31 từ thực nghiệm. Đặc trưng cấu trúc của mô hình SiO2 ở các áp suất. Các hệ số của thế tương tác cặp Pak-Doyama đối với hạt 41 nano Fe Bảng 2. Hệ số của thế tương tác cặp nguyên tử Pak-Doyama đối 41 với hạt nano FeB Bảng 2.
Các thông số trong thế tương tác cặp BKS với hệ SiO2 43 Bảng 2. Các thông số đặc trưng của mô hình SiO2 lỏng tạo ra ở áp 44 suất 0.5 Các thông số đặc trưng của mô hình SiO2 VĐH tạo ra ở áp 44 suất 0. Phương pháp CNA nhận diện cấu trúc một số tinh thể 50 Bảng 3. Đặc trưng của các nhóm nguyên tử A1 và A2.
Phân bố các nguyên tử trong các lớp cầu ở nhiệt độ 300, 62 450 và 600 K. Đặc trưng của các loại nguyên tử khác nhau trong hạt nano 65 tinh thể. Phân bố các nguyên tử ở các lớp cầu trong hạt nano khi đã 65 tinh thể hóa: a) Tất cả các nguyên tử; b) Các nguyên tử của đám lớn nhất. Đặc điểm của các nhóm nguyên tử trong mẫu hạt nano tinh 73 thể ở 750 K tại các thời điểm khác nhau trong quá trình ủ nhiệt.
Phân bố các nguyên tử nhóm B3 trong các lớp cầu: a) Tất 73 cả các nguyên tử B3; b) Các nguyên tử B3 của đám chính. 2 luan an Bảng 3. Các đặc điểm của bốn mẫu hạt nano FexB100-x vô định hình 77 và tinh thể. Thời gian sống trung bình của mầm <tnucleus> và số lượng 81 nguyên tử tinh thể ở lõi (nCV) nhận được trong 6 khoảng thời gian quan sát.
Phân bố kích thước của đám các hạt lõi/vỏ Si và O. Tỉ phần của các ĐVCT và nguyên tử O cầu, với mBO là số 93 lượng nguyên tử O cầu. Các thông số đặc trưng của NTBV và NTNN. Đặc trưng của các mạng con hình thành bởi các nguyên tử 93 bền vững và các nguyên tử ngẫu nhiên.
Phân bố kích thước mạng con SiO hình thành bởi các 99 nguyên tử linh động (MS), không linh động (IMS) và ngẫu nhiên (SRA) ở áp suất 0. Đặc trưng của các hạt bền vững, đám các hạt O bền vững 103 (CSOP) và vùng bền vững (SLD). Thông số của các đám nguyên tử Si. Thông số của các đám nguyên tử O.
Phân bố kích thước các domain khi nén. Tỉ lệ của các loại nguyên tử Os, với nOs là số lượng của các 116 loại nguyên tử Os. Số lượng các domain có kích thước lớn hơn 200 nguyên tử 117 ở các áp suất. Các thông số đặc trưng của các Domain ở áp suất 10 và 30 117 GPa.
Phân bố kích thước các đám hạt lõi/vỏ O.14 Phân bố kích thước của các domain theo áp suất.15 Tỉ phần các loại nguyên tử Os, với nOs là số lượng nguyên 128 tử Os, , tỉ phần Os = nOs/nO. 3 luan an DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN ÁN Trang Hình 1. Sự biến đổi năng lượng của nguyên tử trong quá trình 19 chuyển pha. Cơ chế phát triển tinh thể theo lớp.
Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của tốc độ chuyển pha (A) và của 21 thời gian chuyển pha (B). Thế Pak-Doyama của các cặp nguyên tử Fe-Fe, Fe-B và B- 42 B phụ thuộc vào khoảng cách giữa các nguyên tử. Minh họa sự xác định HPBXT đối với hạt nano (A); 46 Lõi và bề mặt hạt nano (B). Minh họa các đơn vị cấu trúc cơ bản và mạng con Si-O.
Hình ảnh trực quan các quả cầu lỗ hổng trong các mẫu SiO2 49 VĐH [100]. Minh họa cách xác định nguyên tử tinh thể trong hạt nano. Minh họa cách xác định tinh thể fcc bằng phương pháp CNA 51 Hình 2.7 Mô hình hạt nano Fe và FeB 52 Hình 2. (A) Minh họa các hạt lõi/vỏ.
(B) Minh họa hai hạt lõi/vỏ 54 chồng lên nhau và sự loại bỏ các hạt lõi/vỏ. Minh họa các loại nguyên tử Oxx, Oxy và domain Dx. Minh họa thể tích của BD và domain Dx. Sự thay đổi của SiOx tại 4 thời điểm t1 < t2 < t3 < t4.13 MSDA phụ thuộc vào NAVBU 58 Hình 3.
Minh họa phân bố các nguyên tử trong hạt nano Fe vô định 63 hình. Hàm phân bố xuyên tâm và phân bố góc của hạt nano tinh 64 thể hóa ở 800K và mạng bcc lý tưởng. 4 luan an Hình 3. Minh họa phân bố không gian của các loại nguyên tử trong 66 hạt nano tinh thể.
A) Sự phụ thuộc của số lượng nguyên tử bcc theo thời gian 67 ủ; B) Các HPBXT được xác định trong giai đoạn đầu tiên (2) và trong giai đoạn thứ ba (1) đối với mẫu 900 K. A) Số lượng nguyên tử bcc tại mỗi thời điểm trong 3.106 67 bước ở giai đoạn đầu tiên; B) Số lượng nguyên tử từng là nguyên tử bcc được ghi lại sau những khoảng thời gian trong 3. Ảnh chụp sự sắp xếp các nguyên tử tinh thể: A) NCr = 188; 68 B) NCr = 568; C) NCr = 1651; D)NCr = 4440; E) NCr = 6162; F) NCr = 8907. Thế năng trung bình của một nguyên tử phụ thuộc vào thời 69 gian Hình 3.
HPBXT của hạt nano Fe ở các nhiệt độ 300, 450, 600 K. HPBXT của hạt nano Fe ở nhiệt độ 750 K: 70 a) t = 2 ns; b) t = 4 ns; c) t = 6 ns; d) t = 8 ns; e) t = 12 ns.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
Giáp Thị Thùy Trang (2020). Mô phỏng cấu trúc và chuyển pha vật liệu Fe, FeB, SiO2 bằng động lực học phân tử [Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội]. LuanAn.net. https://luanan.net/vat-ly/vat-ly-chat-ran/mo-phong-cau-truc-va-chuyen-pha-vat-lieu-fe-feb-sio2
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Mô phỏng cấu trúc và chuyển pha vật liệu Fe, FeB, SiO2 bằng động lực học phân tử" nghiên cứu về vấn đề gì?
Nghiên cứu mô phỏng cấu trúc và chuyển pha của vật liệu Fe, FeB và SiO2 nhằm hiểu rõ tính chất vật lý, đề xuất ứng dụng tiềm năng.
Luận án "Mô phỏng cấu trúc và chuyển pha vật liệu Fe, FeB, SiO2 bằng động lực học phân tử" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Năm bảo vệ: 2020.
Luận án "Mô phỏng cấu trúc và chuyển pha vật liệu Fe, FeB, SiO2 bằng động lực học phân tử" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Mô phỏng cấu trúc và chuyển pha vật liệu Fe, FeB, SiO2 bằng động lực học phân tử" thuộc chuyên ngành Vật lý kỹ thuật. Danh mục: Vật Lý Chất Rắn.
Luận án "Mô phỏng cấu trúc và chuyển pha vật liệu Fe, FeB, SiO2 bằng động lực học phân tử" có bao nhiêu trang?
Luận án "Mô phỏng cấu trúc và chuyển pha vật liệu Fe, FeB, SiO2 bằng động lực học phân tử" có 152 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Mô phỏng cấu trúc và chuyển pha vật liệu Fe, FeB, SiO2 bằng động lực học phân tử" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.