rys 9

Wykorzystanie dynamiki molekularnej w badaniach szkieł

Nauka wymaga zarówno obserwacji zjawisk obecnych w przyrodzie, jaki i ich zrozumienia. Symulacje komputerowe natomiast w wielu przypadkach pomagają zrozumieć budowę materii oraz procesy występujące w środowisku. Za ich pomocą można nie tylko sprawdzać teorie, ale również przewidywać wyniki badań eksperymentalnych.

Jest to niezwykle pomocne przy określeniu ich kierunku i skutkuje znaczną oszczędnością czasu oraz pieniędzy. Metody symulacji komputerowych, takie jak dynamika molekularna MD czy metody Monte Carlo, są obecnie szeroko stosowane w modelowaniu układów składających się z dużej liczby atomów lub cząsteczek. Dają bezpośrednią informację o rozmieszczeniu w przestrzeni oddziałujących ze sobą atomów oraz torach ich ruchu w systemach, na które działają zadane zewnętrzne czynniki.
Łączą więc interakcje między atomami z budową i właściwościami substancji – takimi jak gęstość czy przewodnictwo cieplne. Stanowią przez to niezwykle użyteczne narzędzie uzupełniające badania eksperymentalne, a w szczególnych przypadkach umożliwiają opis zjawisk lub budowy materiałów niemożliwy na podstawie konwencjonalnych badań. Zaletą tego typu symulacji jest badanie układów składających się z dużej liczby atomów (często powyżej 100 tys.) w rozsądnych okresach czasu, przy wykorzystaniu obecnie dostępnych komputerów, co nie jest możliwe przy bardziej zaawansowanych technikach np. ab initio.

 

PEŁNA WERSJA ARTYKUŁU DO POBRANIA
mgr inż. Paweł Goj
P GojDoktorant na wydziale Inżynierii Materiałowej i Ceramiki w dyscyplinie Inżynierii Materiałowej. Absolwent wydziału Inżynierii Materiałowej i Ceramiki. W swojej pracy naukowej zajmuje się badaniami struktury szkieł na bazie fosforanów żelaza stosowanych w immobilizacji odpadów radioaktywnych, w których wykorzystuje oprócz badań eksperymentalnych symulacje komputerowe.
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie obsługi JavaScript.

 

STRESZCZENIE
Klasyczna dynamika molekularna MD jest jedną z technik symulacji komputerowych wieloatomowych lub wielocząsteczkowych układów. Pozwala na badanie struktury oraz właściwości zarówno materiałów krystalicznych, jak i amorficznych. Opiera się na rozwiązywaniu numerycznym klasycznych równań ruchu. Nie tylko uzupełnia badania eksperymentalne, ale jest również narzędziem pozwalającym na badanie budowy materiałów na poziomie nieosiągalnym konwencjonalnymi technikami. W celu przedstawienia klasycznej dynamiki molekularnej wykonano symulacje dwóch szkieł 80SiO2-20Na2O i 85SiO2-15Na2O [%mol]. Otrzymane wyniki dobrze zgadzały się z obecnym stanem wiedzy. Wykonane symulacje świadczą o tym, że technika ta jest niezwykle użyteczna przy poznawaniu struktury szkieł. Wykorzystując tę technikę, można przewidywać wpływ modyfikatorów na więźbę szkła, a przez to możliwe jest wskazywanie kierunku dalszych badań oraz optymalizacja składów chemicznych.
SUMMARY Application of molecular dynamics in examination of glasses
Application of molecular dynamics in examination of glasses Molecular dynamics MD is one of computer simulation methods of multiatomic or multimolecular systems. It allows to examination of structure and properties both crystalline and amorphous materials. This technique consists of the numerical solution of the classical equation of motion. It complements not only experimental methods but also it is tool make possible examination of material structure on the unavailable level for conventional methods. In order to introduce to molecular dynamics, the simulations of two glasses 80SiO2-20Na2O and 85SiO2-15Na2O [%mol] were performed. Obtained results corresponds well to the actual state of knowledge. Performed simulation testify that this technique is a very useful to examine glass structure. Using this method, it is possible to predict influence of modifiers on glass network, it’s make possible indication research direction and optimization of chemical composition.
Zapraszamy do składania zamówień na prenumeratę i numery archiwalne

ISSN 0039-8144

Informujemy, że w ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza, że akceptują Państwo otrzymywanie cookies. więcej informacji...