Nghiên cứu cấu trúc và cơ chế khuếch tán trong SiO2 lỏng bằng phương pháp mô phỏng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

PHẠM XUÂN TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC

VÀ CƠ CHẾ KHUẾCH TÁN TRONG SiO2 LỎNG

BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

THÁI NGUYÊN - 2017

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

PHẠM XUÂN TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC

VÀ CƠ CHẾ KHUẾCH TÁN TRONG SiO2 LỎNG

BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG

Chuyên ngành: Vật lí chất rắn

Mã số: 60.44.01.04

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Người hướng dẫn khoa học: TS. Phạm Hữu Kiên

THÁI NGUYÊN - 2017

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài của riêng tôi, do chính tôi thực hiện dưới

sự hướng dẫn của TS. Phạm Hữu Kiên và trên cơ sở nghiên cứu các tài liệu

tham khảo. Nó không trùng kết quả với bất kì tác giả nào từng công bố. Nếu sai

tôi xin chịu trách nhiệm trước hội đồng.

Thái Nguyên, ngày tháng 4 năm 2017

Tác giả luận văn

Phạm Xuân Trường

ii

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phạm Hữu Kiên, thầy đã nhiệt

tình hướng dẫn và giúp đỡ cho tôi trong quá trình hoàn thành luận văn.

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Vật lý, Trường Đại

học Sư phạm Thái Nguyên đã tạo điều kiện cho tôi được học tập và làm việc

trong quá trình thực hiện luận văn.

Xin chân thành cảm ơn Phòng đào tạo, Trường Đại học Sư phạm Thái

Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn.

Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp, anh chị em lớp Cao học

Vật lý chất rắn K23 đã dành nhiều tình cảm, động viên, giúp đỡ tôi vượt qua

những khó khăn để hoàn thành luận văn.

Thái Nguyên, ngày tháng 4 năm 2017

Tác giả luận văn

Phạm Xuân Trường

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN................................................................................................i

LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................ii

MỤC LỤC .........................................................................................................iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT.....................................iv

DANH MỤC BẢNG .......................................................................................... v

DANH MỤC HÌNH ..........................................................................................vi

MỞ ĐẦU............................................................................................................. 1

1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................... 1

3. Phương pháp nghiên cứu của đề tài............................................................. 2

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài............................................... 2

5. Dự kiến đóng góp của đề tài........................................................................ 2

6. Cấu trúc của đề tài ....................................................................................... 2

Chương 1 TỔNG QUAN................................................................................... 4

1.1. Cấu trúc và các tính chất về vật liệu SiO2 ở trạng thái lỏng..................... 4

1.2. Một số phương pháp mô phỏng................................................................ 7

1.2.1.Tổng quan về các phương pháp mô phỏng ........................................ 7

1.2.2. Các phương pháp mô phỏng.............................................................. 9

1.3. Mô phỏng cơ chế khuếch tán.................................................................. 12

1.3.1. Các định luật khuếch tán ................................................................. 12

1.3.2. Cơ chế khuếch tán ........................................................................... 13

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN.................................................... 20

2.1. Phương pháp động lực học phân tử........................................................ 20

2.2. Thế tương tác.......................................................................................... 24

2.3. Gần đúng Ewald-Hansen........................................................................ 25

2.4. Xác định các đặc trưng vi cấu trúc và tính chất của mô hình ................ 26

2.4.1. Hàm phân bố xuyên tâm.................................................................. 27

2.4.2. Xác định số phối trí và độ dài liên kết............................................. 30

iv

2.4.3. Xác định phân bố góc...................................................................... 31

2.4.4. Xác định cơ chế khuếch tán............................................................. 32

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN....................................................... 35

3.1. Khảo sát cấu trúc của SiO2 lỏng theo áp suất......................................... 35

3.2. Khảo sát tính đa thù hình của SiO2 lỏng ................................................ 41

3.3. Khảo sát cơ chế khuếch tán trong SiO2 lỏng theo nhiệt độ.................... 46

KẾT LUẬN....................................................................................................... 57

CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN ............... 58

TÀI LIÊU THAM KH ̣ ẢO............................................................................... 59

iv

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

VĐH : Vô định hình

HPBXT : Hàm phân bố xuyên tâm

ĐLHPT : Động lực học phân tử

SPTTB : Số phối trí trung bình

SPT : Số phối trí

BKS : van Beest, Kramer and van Santen

PBGLK : Phân bố góc liên kết