石英玻璃分子动力学模拟中的原子电荷转移与系综选择.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)JuneActaPhys．-Chim．Sin．，2010，26(6)：1651-16561651【Article】www．whxb．pku．edu．ca石英玻璃分子动力学模拟中的原子电荷转移与系综选择丁元法张跃，张大海2李仲平(北京航空航天大学材料科学与工程学院，空天材料与服役教育部重点实验室，北京100191；航天材料及工艺研究所，先进功能复合材料技术国防科技重点实验室，北京100076)摘要：介绍了SiO体系分子动力学模拟中的si、0原子电荷转移问题；采用Morse势函数研究

2、了原子电荷转移对石英玻璃模拟的影响，发现原子电荷转移在影响模型密度的同时，还直接影响着原子的最近邻距离．NPT和NVT系综下的模拟结果对比显示，系综对模型中原子最近邻情况影响不大，但在，T系综下模拟结果表明实际玻璃中存在的较大的空隙结构，找到了以往模拟中密度结果偏高的原因，提出了一种较好的石英玻璃分子动力学建模的方法．该方法不但解决了在调整电荷时维持原子最近邻距离与保证模型密度之间的矛盾，而且可以很好地描述石英玻璃在远程结构上密度不均、存在较大空隙的无序结构．此外，原子自扩散系数的计算结果展示了空隙结构在石英玻璃扩散性质研究中

3、的作用．关键词：分子动力学；石英玻璃；电荷转移；系综；空隙中图分类号：0641；TB321AtomicChargeTransferandEnsembleSelectioninMolecularDynamicsSimulationofVitreousSilicaDINGYuan—FaZHANGYue，ZHANGDa-HaiLIZhong-Ping(KeyLaboratoryofAerospaceMaterialsandPerformance(MinistryofEducation),SchooloJ’Mamria~Science

4、andEngineering,BeihangUniversity,Beijing1O0191．P．R．China；2NationalKeyLaboratoryofAdvancedFunctionalCompositeMa￡erinlsTechnology，AerospaceResearchInstituteofMaterialsandProcessingTechnology,Beijing100076，P．R．China)Abstract：InthisPaper，weintroducedchargetransferofSian

5、dOatomsformoleculardvnamicssimulationofSiO。．TheefectofatomicchargetransferonvitreoussilicasimulationwasinvestigatedbyMorsepotentia1．Resultsshow吐Iatatomicchargetrans~rnotonlyaffectsⅡ1edensityofvitreoussilicamodels，butalsoafectstheinteratomicnearestdistanced~ecdy．Ther

6、esultcomparisonbetweentheNPTandNVTensemblesindicatesthattheinteratomicnearest-distancesinthetwoensemblesaresimilarwiththesanleatomicchargetransferbutlargervoidsalefoundintheNVTmode1．whichcanaccountforthevoidstructureinrealglass．Weclarifywhysimulationsoverestimateden

7、sitiescomparedtoexperimentaldata．Wealsodescribeabettermethodofmoleculardynamicsmodelingforvitreoussilica．ThiSmethodresolvestheconflictbetweenmaintainingtheinteratomicnearestdistanceandkeepingthemodeldensityastheatomicchargetransferchanges．Italsodescribesthelong·rang

8、edisorderedstructureofdensitynon—uniformityandlargervoidswel1．Furthermore．theresultofatomicself-diffusioncoefficientshowsthesignificanceof