Расчет структуры силикатных стекол в модели поряризуемых ионов Глазков, Василий Валентинович

Введение к работе

Актуальность теми. Исследования структуры силикатных стекол привлекают в последние годы повышенное внимание как с теоретической, так и с прикладной точек зрения. Прямш экспериментальные методы исследования, использующие дифракцию рентгеновских лучей, ядерный магнитный резонанс и другио физические явления, дают важную информацию о строении стекла, но этих данных недостаточно для того, чтобы полностью охараісгоризовать его структуру. Отсутствие трансляционной симметрии приводит к резкому снижению информативности экспериментов и неоднозначной их интерпретации. Поэтому большое значанио приобретают работы по построению теоретических моделей неупорядоченных систем и, в частности, моделирование на ЭВМ. "

До настоящего времени большинство работ по расчоту структуры стекол производилось с использованием ионной модели, где ионы рассматриваются как бесструктурные силобью центры. В этой модели взаимодействие между ионами описываотся модельным потенциалом Борна-Майера, представляющим собой сумму дальнодействующей кулоновской энергии взаимодействия точечных зарядов и быстро спадающей с расстоянием энергии обменного отталкивания. Актуальной задачей является усовершенствование ионной модели, которое может быть сделано по двум направлениям:

учет ковалентного взаимодействия ионов .ближаишого окружения!

учет, поляризационных ( индукционного и дисперсионного ) взаимодействий ионов.

Целью диссертаций бЫЛО ПОСТрОбНИЭ СТруКТурНЫХ МОДОЛОЙ

силикатных стекол с учетом поляризационных взаимодействий между ионами, сопоставление результатов с экспериментом и расчетами в чисто ионной модели.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить комплекс задач:

разработать методику учета поляризационных взаимодействии атомов и ионов в расчетах структуры силикатных стекол;

произвести квантовомеханическио расчеты параметров поляри-

комплекс программ для расчета параметров электронной структуры атомов и ионов во внешнем электрическом поле.

На защиту выносятся следующие положення: і. Модели силикатных стекол, построенные методом Монте-Карло на основе потенциалов, учитывающих поляризационные взаимодействия, позволяют уточнить их структурные характеристики: учет индукционных и дисперсионных взаимодействии приводит к более узким главным максимумам функций радиального распределения по сравнению с чисто ионной моделью.

1. Функция среднего электростатического потенциала в окрестности ионов может быть использована в качестве потенциала окружения при вычислении параметров электронной структуры ионов в стекле. Учет этого потенциала для иона о²" приводит к его стабилизации. В силикатных стеклах она слабо зависит от эквимолярной замены оксида модификатора. При построении структурных моделей силикатных стекол с учетом поляризационных взаимодействий существенно использовать величины поляризуемостей несвободных ионов.

2. Положения максимумов функций распределения электрического поля для скоррелированных ( ^F_c ) и некоррелированных ( f_hc) конфигураций атомов связаны неравенством f_c < f_hc. Величины наиболее вероятных электрических полей в точках нахождения ионов кислорода различной степени связности с ионами кремния связаны соотношением f₃< f₂< f , которое не зависит от типа катиона модификатора. Здесь f , f_z и f₃- наиболее вероятные величины электрических полей в точках нахождения одно-связных, двухсвязных ( мостиковых ) и трзхсвязных ионов кислорода, соответственно.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены на Герценовских чтениях (РГПУ им. А.И.Герцена,' С.-Петербург, 1991-1994). на семинарах кафедры теоретической физики и астрономии РГПУ им. А.И.Герцена ( С.-Петербург, іззі - 1994 ), на 2-ой Межреспубликанской научно-методической конференции "Использование научно-технических достижений в демонстрационном эксперименте" ( Саранск, 1994 ). на научных конференциях МПГ/. им. М.Е.Евсевъева ( г.Саранск, sosi - юо* ).

Публикации. Основное содержание диссертации опубліковано

в 7 печатных работах, список которых приведен в конце настоящего автореферата.

структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, общего списка литературы, включающего 164 наименования. Объем диссертации составляет 165 страниц, включая 25 рисунков, 17 таблиц и г приложения.