Теоретическое определение структуры многокомпонентных силикатных систем в среднесферическом приближении тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

HfíSiCTEPGTBO ОБРАЗООА1Ш РОССИЙСКОЙ ÎCACPA1U1H POCCiïiCmi ГОСУДАРСТВЕН 8L$I ПЕДАГОГ!'r ECK ñí У18?ВЕРСНТЕТ momi А.И.Гершнэ

lía правах рукописи Уда 639.213

РГ6 ОД

- ШШШ

Игорь Бгадаиирович

TEOPETjfECKÛE ОГРЕДЕЛЙёЕ СТРУКТУРЫ МКОГОХОМПОНа-т<ЫХ C3«A.iÇC4,T>S-JX СИСТЕМ В СРЕД5 ECFEBf ECSOM ПРИБЛИЖШВ»

01.04.07 - фгажа твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на сонсканкэ ученое стопа im кандидата физико-ыатематичвских наук

Сапкт-Потербург IífcH

Работа шшолиена на кафедре теоретической физики и четрономин Российского государственного педагогического университета имени А.И,Герцена

доктор фианко-матеиатичееккх наук, профессор Е.Д,Трифонов

доктор фиэпко-матвматических наук, ведущий научны?: сотрудник ГОИ имени С.И,Вавилова Л.К.Прковускш"

доктор фазгасо-катеуатичоскях наук Б.С.Монозон,. йгрскоГ. технически-;! университет; кандидат фцэико-матомятичэенкх наук А.В.Дсцанко, ГОИ гомоня Г-, И. Вавилова

Ведущая организация: Спккт-ПотербургскиЯ гисухарст-

венн«!; университет

Защита диссертации состоится "5 " 1994 г.

в /о часов на заседании специализированного сор та К 113.05.03 Российского государстгенного пел-^гогического университета имени Л.Н.Герцена по адресу: 1911б€, г.Санкт-Петербург, набережная роки Мсйки, д.4й.

С диссертацией г экно ознакомиться в фундачонт'аькой библиотеке РГПУ им. Л.И.Герцена.

Автореферат разослан " " _ 19"?4 г.

Паучник руководитель:

Шучшй консультант:

Сфицналыше оппононти:

Ученый секретарь специализированного совета

Н.К.МлхееЕа

ОБЩАЯ ХАРАГГЕРИСТгКЛ РАБОТЫ

Актуазьзость теки. Прсбломэ огтрелзлэпия структура вепкзств - оянэ из кжчовыл э физикэ шупоряяочшшшс ерзд. Ее ротзопж» представляют на только обсюпаучннй кпторзс, по и позполлзт №-лзть прдскэзанкй относительно самого шорского диапазона свойств каторяалов.

Дк£рзвдионкыг ...(спврййзэт дзэт ■ структурную) ЕгфОрЯЗГЕП, аоторуп! конэчно, в горзуо о'^зредь' г-ясдует учЕггнзать в лгбы~ ксаззлоз-")К^нх, сгфуктурнозависгаггг свойств. 1к> йзтсрпротзшж результатов тзшк кссьвэярваЕШ затруднена сг^ой пзупоряпл~ен-поя природой йсслздуейЁй сбъоктов. Псш«о этого, тсгаость днф-рзнпиоаяых исслгдованна нзвзлжа как з области «алыз расстояния:, так и в области болкзсг. Это свтгзгио с огрэЕКчегпагя! воз-койностякк аппаратура в пблучовкк кривых кзтзясйвеостк прг; «а-лкх к болъггих углзх.

Зэзчитольныз пробел« в структурно?. инфарктам, кззлзчен-ноа пргайгст »«отодеяи, частично заполняется результата?® шшш-НОГО структура ПОУТЮрЯДОЧОТТ/гах СИСТСИ {стекол я

рзсплзвоБ). Однако койз.язфоззпвэ иногококгюнэптных систем, особенно если пояшнтрапкя одного или посколыаи коитонеьтоз отпосэтэльно мала, связано с необходимость» бдттъ болькйз ш рьгжзру э*?зйзптэряыэ ячеаки.'а, с^эдоватсльпо, требует значительных затрат ?*гЕ5-:ного прскзни.

'ШскэзаяЕыяя ссобрайжпуаги объясняется БЕкыаю»' исслэдо-

ВЗТО.ЗЗЗ К БОЗИОЙОТОСТЯИ ЗНалИТИЧбСКШС И07ОДОВ В ОПТОдаЛЗЕИ!!

структуры неупорядоченных земств. Кро^з того, сравкеннэ ра-зультаггоз откх йзтодоз к шдзлирозания позволяет сулэть о роли тех йл>! иных гр£$лкжбЕкя, 'допущзпшх п хат теоретичзского рз-шэнкя. йпмаловзнно. что аналитически рзсчзты роалкзуиггся зз-штпо быстрзо модельных.

"«тол интзтральнъп: уравнения в пзрвуи очередь исполъзузт-ся б нсслздовзниях гзш<ой фазы. Из постно, одазко, что йлинший порядок сохрзняэтся при ллавлэлии стекол. Это позволяет распространять подучаемыэ для расплавов сведзиия о блккавяем ок-рукэнкя частиц и на стеклообразное состояния.

Б актквировашшх стеклах вид стакхра люминесценции зависит от ближайшего огсружония редкоземельного активатора, т.е.

от конфигурации ионов, входящих в его гараув к вторуо коордн-иацдощше с!ери. Кванговы* выход лшниесцвнции определяется стешныз кластеризации рэдаозаазлышх швов.

Практическая значимость кодафвдгооааншя щелочными и щ-»ютаозешлызши оксадайн силикатных стекал, в той чкс-ю находящих прюйЕоюю 'в качестве'оснош для создания активных сред лавров (активированных ионгши редкезеиельшх зззвэвтов (ЮЭ) стекол), обусловила их шйор б качества объектов ксдацрваяня одаиа из катодов ;агг8гра£ькых уравнения - ыатодои срадцесфери-чйского ПрИйЭД.вШШ (ССП).

Целы» в*етоя«еа работ явдяэтся ОПрбЯРДйНКа ВОЗМОНЕОСТИ

получения структурной информации о нногоксапонештшх ашшят-иых рэсшшвах и стеклах одним ш йотодов интегральных ураввз-ниа - йатодо« С СЛ. реавназ которого для потенциала взаияодай-ствия ,в виде заряженных творщух сфер (ЗТС) й?цостао,

Для досткаення найочзшюя доли ЕйЛ'одшао было рзюигь следуэдиз задачи: ' ,

1. Реализовать катод численного ре^зпия шгегрзлышх урао-е0ни2 ССП.

2. Разработать а>торитм получения кодзже конных неупорядоченных сред на псноБо статастнчэашго метода Ыонто-Карла с использованием иотеищала взаимодействия в вида ЗТС. ;

3. Выяснить, как занесет стэтонь адекватности описания «¿о--тодом ССП систом ЗТС от задаваемых значаща дааштров и

. и зарядов частиц.

4. Сопоставить струкуру по-^ученных штодом МК ноде^зи ЗТС с результатами ссп-расчотов, данными моделирования с бешю реалистичными готенциалаш к данными пряних < ддф-рашяюнных экешрйшнтов.

5. Изучить возможности нотода ССП в опродзлопки струкщы ил^катов и воспроизведении зкешримонтально яьблвдзо- . них законоксрностой азьюнения структурных ■ачрзкгерис-так. .

6. Ецпшйъ по результата« расчотоь котодзм ССП новш веко-ноюриоо*ги извинения структурных характеристик, связанны^ с р>"Лоц темхюратуры в.смстшо, паръир'мшяш кои-•цзатраадш модафшхируюярго оксайа я химического состава

(замэнод типа модифицирующего оксида).

7. Исслздовзть зависглчость взаимного располсгдааия конов родасзоьтыюго активатора от кондаитрации кодафицарув-аего оксида и тала иод^ижатора.

Иаучяая новизна иолученньа результатов в тге^дов.

Вперьыо в чисиинной зксгврииапто рзссиотроны сшикатниэ систе -кы в модели ОТС при различных параметрах (а^фэшеим досмотры и заршм). Бтршз метод ССП пршойоу к ыоде^шдеровашым вз-дочнычи и гаглочлозеиолыа-чи оксид з-чн и активнровзняым редскозе-иельными иопами сих/катан. Вперил систематически были р^сско-троны характер и особенности расирз^лошш суммарного заряда в сшочт5огало;<дах и силжатах и сделаны швода о зависимости степени зарядового упорядочения н его характера опт температуры и соотношения размеров частиц, входящих я систему.

Практическое значоиае работы огфодэллотся 1шж110сты) зна» тш структурной информации при ропэнии весила иирского сгазкт-ра научных и прикладных задач. Показана во&можносгь в рамках метода ССП получать даюшв о структуре многокомпонентных силикатных систем к выявлять закономерные изменения структурных характеристик, данные о которых можно использовать ятя предсказания структурнозаикскшх свойств силикатов и шторпреггации экспериментальных результатов. Сул$>ствешю, что затраты машинного времени пэ расчеты методом ССП знзчтольно кзнызе ицущих на ре садкие задач такого типа в моделировании. На защиту выносятся алэдуюнул положения:

1. Модель ЗТС способна отражать в моделировании основные структурное особенности сцягкатов, при этом оптнкаяышэ радиусы твердых сфэр близки к ионным.

2. Мэтоц ССП цредостааяяот возкоксность получения структурной информации об окружении модофщирувдих и активирух-щих катионов при нспользованш э^ктивиых диакетров и зарядов. '

3. В рамках метода ССП получены для силикатов стру/сгурныв закономерности. связанные с изменении течшратуры, заменой типа модификатора и варьированием его концзнтрациа.

4. Ионные расплавы при относительно невысоких томтюрагурах характеризуются дополкттгольной зарядовой упорядоченностью, которая снимается с ростом тектратуры. Об зток свидетельствует различный характер поведения парциальных

Функций радиального расиродалэяия суммарного взряда при низких 'л высоких темгюрггурат.

5. Неоднородность зарядовой "атносфори" вокруг ионов уменьшается с расстоянием том быстрео, чем больше различия, в размерах частиц разного сорта.

6. Функции распределения суммарного заряда в силикатах оО-даданг инвариантностью по отнокюнию к эквимолярной эамо-

мо.гафицирущего оксида оксидны с таким »о по раэизру ксггиояок-модофихатором, отлкчащимся валэнтяостьо. .

7. Согласно расчетам гэтодоы ССП, стопопь кластеризации редкоземельного активатора зависит от силы коди{!ицирую-еэго хатаона, а именно,при одинаковой валентности катио-иа-мидл^ашатора она выше в стохлэх, содержащих болыша но раздеру кзтиоп.

Аяроввоия рдзо-ш. Результата исследования сообзззлясь на Ыеквузовской научной конференции, посвяденноя 70-лтш со дня рождения профессора Т.И.Амадова .{Союпи^зтикск, 10Ш), на ояа-годгшх Герцэновских чтениях (?ГПУ им. Л.И.Геразпа, Санкт-Ве-торбург, ТЭ90-е£>, на томяпкйских семинарах кафедры теоретической физика и астронокии НТО им. Л. Й.Горце на (Саякт-Петор-бург. ШО-ЭЗ).

Пуаяакяцап. Основное содеркапкэ диссертации отраиеяо в 3 гочшшх работах, поречпслэшшх а кош» данного автореферата.

Структур« в овь«и ««ссертаивя. ДзссертаШЯ СОСТОИТ КЗ введения, четырех глав, основных результатов и выводов, оШого списка леторатуры, вкляаодого ЮТ нахмэновани». Объем дисоер-таши составляет 165 страниц, включая 20 рисунков к 17 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во обосЕоваиа актуальность теш дасссргаыа,

с^рнулированы 1РЗк«ь и сснрвные задачи «сслэдовання, кратко охарактеризовано содориаяиэ работы по главам, отразив а практи-часкяя 1рипость и ношгзва получения результатов, ггрочислены осповяыо гщо&доад, шяосиалю на защиту, Даны сведшая 00 ап-роДацяа работе И 190ликациях, в которых изложено основное» со-дерлйш» диссерга'^ш.

в а®э*ае гл*шт, яадкасаоася обзорно«, опксаш ссобеяниста.

-в-

характеризуйте структуру неупорядоченных веществ ( стекал и расплавов), и способы получения информации о структуре:

1. дифракционный эксперимент (алегсграно-, рентгочо- и нейтронография)«

2. машшшсв моделированиэ (вотод ыолэкулярноа динамики и ие~ тод МК)г

3. методы интегр/иьша уравнения (катод ББГКИ (Бопш)5овя, Борна, Грима, Кирквуда, Ивона) и метод Орнштевна-Церникв).

Описаны как проинутдаства кедцого способа, так и трудности, связашшас кх практической рзали-зацдай.

Упомянуты различные возможности рошния уравиания Орнш-Тегва-Цврникэ: црибошжоиие Паркуса-йэьика, гшерцрпнов прдЯли-авана, сродносферическоо прйЗлиМенвэ. Подробно излагается суть ССП. ..'•■•■;:■ -

Уравнение Орнитеана-Цэрвшсе для сиеси частиц « сорго» записывается в слэдуйчем виде:

- ои<г, .д:^. р^Ч'^ю4!? - (I)

■ где>11<г>-911«г1-г - полная юрреляцдонная функция -

парциальная фунгаЬш.радиального распределаггия (ПФР)), -

прямая корреляционная функция, рк - концентрация частиц сорта н, г - расстояние меяду частицами.

Для решения уравнения^/необходимо сделать дополнительные предположения о вида функции с1Л<г>. в ССП ее считают равно8 ' V. <г» '

си<г> . - ^.т при г * ' (2)

где - парнын потенциал взаимодействия нежду частицами,

т- темгвратура, кв- постоянная.Еолыдоана, о^- диаметр частицы сорта Вместо с условием (2) вводят условие для полной кор-рэляциоаной функции

Ии<г> - -1 при г < £Г14 , (3)

являшэеся точным для моделей с Твердой озрпц/эвиной. Кроме того, система считается в цэлои злектронейтралыюя

н

Е Рк'*к ■ о . (4)

к»1

гго - заряд частш1 к-го сорта.

. ■ П обдам вкдо ССП рзвопо дяя готекшаяз в шшз ЗТС в работах и,21 . -

С горзод главо таккс? кратко охарактеризованы имсвакэся б лэтсратуро результата нримонэпия ССП к простым якдкостяа и ионяым рзсплзваи. ,

йакдочззт гюрвую главу псстаноача задачи исаяэдоваагкя, суть которой сводится к определена® возможности подучоаия структургюл информации, характорюумгкт ккогокойповапгЕЫэ си-лжяг-аыо отстемы. в райках котода ССП.

ВтрйЯ глава ПОСВШЗПй {ГЛТОЮЯИЮ »$ТОДЩ получения. результатов »отодами :ССП и «К. примашшяасл в данном ксслэдова-НК?.. ' . . ... ■ , •

(Шсаиы рлзултьтаты сбдого реаюяия урэвнония Орплтеяна-Горяти в рачках ссп для потешпта в вида ЗТС, необходимые при речлиэавдн численного ьштогркрбвапия этого уравнения с ш-дучониом ПФГ. Числншсюшпхзгрированда'уравнения (I) проводилось по продлен х-тио; рэЗггго гэ! котодакв, позволшаэа опре-дийггь пночогам фугхтош в узлах г'^сг^ ♦ п.з^, где

п - вокор узла а зА= о-1/ввыражазмыа в доллх диа«зтра частицы, пргаятой за цэнтральную, шаг интегрирования.

Прошиьность практической роализащи число иного роиэкия ураетания (I) проворена воспрокаяодопте?* кяевдщея в лктарату-рз роэулътагоь примепенкл штода ССП. Рассмотрен вопрос выбора ояткаьирго шага юпвгрировангл, величина которого обоерзчя-вада бы достаточную точность в^ис-дот-я, по затягивая чрэзмор-по время их шшлпонкя.

Быподяяввоо .контрольные» функции по отнооеюто к рлеч-ггаа потоки« ССП модатирован»» систем ЗТС мотедбм МК освозывалось на часткол мотодико, разработанное йотрополисом и ^, ш.

Описан алгоритм построения анеян&ля представтхмьных кон-ФЯГУР8151Я, При СС31ЖШ исходной конфигурации и частнц и езр-тог, гдуччйяъм оСраэтм размещались в кубе с ребром и. При этой залрыцздось. порзкрыткэ кестких оболочек частиц. Разори элементарных »паск опрэдюлдлись ю экспериментальна значена пютеосга моде-иировавшоссИ составов при-текшрчтуре 168СК-, при-которой проводился анализ получаемых ко «фигурация, и в хода аод/ляхрпвакия по нанялись. Т*иаксгтия систем;/ осуществлялась

-О-

олучзгпкяя сдюпгежк частиц. Случайны* образе тз вьйрзтгеап чястн--ца поел» пробного сдз;тгя оказывалась в положения, определявшем формулой „

■V », ♦ . <5)

гдз б- г;чп.*итуда сдвига, м- i«^,*/.,^» - вектор, коагеятоетзчи которого являлтея случзянш числа из гсггерзаля ci, »п. лмтил-туды сдвигов повЗиратась таким обрззем, чтобы roc воя-читты обесточивали прккягк> Я5-40? от оедтгго числа предпринятых попыток сдвига л*я кгхялого сорта частиц. Поел? кяядего пробного сдвига ' осуществлялась проверка того. Ев произошло .et пврекркваняэ "¡зеспотг оболочек частиц. Если это имело та сто, то происходил ¿озврзт к начальное конфигурации и осуиостзлялась новая попытка сдвига. В прттявпеи слуге вычислялось кзмоеоггпэ полкой конфигурационное энергии сястокы де й реализовь-аалясь одаа пз двух возвтаюстей:

1. если « < О, то сдвиг щяиимался, л новая конфигурация теперь считалась исходпоя для очередного едзяга:

2. оелн ûs > о, то пароход к повоя конфигурации ног произойти только с пороши ост ьо

р - expi-AE/tk .Т1>. (в)

9

В послздпеи случае генерировалось случайное число в интервала 'о,11, которое сравнивалось с величиной вероятности р, и переход к новса конфигурации осуществлялся, если послздляя оказывалась болы» случайного чведа. В результате такого отбора плотность состояния в конфигурационном пространство оказывается пропорциональной болымановегажу фактору (8), и посда выполнения большого числа пробкьл сдвигов среднее по реализациям такого марковского прсцгсса стремится к среднему по бионическому ансамбли.

Корректива учет дальнодеяствушзго кулопозского взаимодействия ОСУИЙСТВЛЯЛСЯ ЭППрОКСИШфУГЕЗЯ патуемом шестой CT0-гони tsî. Использовались пэриедическиз граничные условия.

Подробно изложен способ набора статистического ансамбля типичных конфигурация коделировашгихся составов. Описывается способ получения рассматривавшихся структурных характеристик

к которым относятся:

- парци&аьньг» фуыада радиального распределения частиц

- радиальная зависимость числа атомов типа j» расположенных внутри сферы радиуса г вокруг аггоиов типа i (nl3<«-,>'

- распределение коз-рдинациоцных чисел лая отдельных ионов дан-Hoi сорта на расстоянии, равном пшюта ни» кишгаумэ соответ-стаушей П£Р)

- радиальная зависимость величины суимзрного заряда внутри сферы радиуса вокруг иона сорта », принятого за шнтраль-Ш££, ыишая величину заряда этого иона (г^г»).

Ошсьшшгся пршциш подхода к выбору размеров, приписы-ваеайзся чэстнцзя в моделировании и расчетах методом ССП. Составы модедироаашихся аэтодои ИК систем о указанием приписанных часткцам зарядов и разаэроь отраиэиы в таблица I. Iafljnuia Составы моделировавшихся иате;;ая КК систем с указанием зарядов и размеров, приписывавшихся частицам.

Сух- Иов лома

"Баряз 0Д

В

"Жам. в аагстр.

Сис-iTewa

Кон

Заряд в ед. алей.

НиамГР ангстр.

г

3- (ЗИ30 - 7S Юд)

11—

3- (2Liao - 6S10?)

т

Б Г +4 0.9

1 М +1 1.в

0 -2 2.4

Б1 +4 1.6

2 L1 +1 2.6

0 -2 1.7

81 +2 1.6

3 И +0.6 2.5

0 1.7

S1 +2.75 Í.T

4 и +ÍI.S 2.4

0 -1.45 Кб

S1 +2 1.Ь

М Ю.5 2.5

0 -1 1.7

3- (Ша0

4S10,)

S1 +2 1.6

о И +0.5 2.5

0 -1 1.7

36S1Q, - 14Ыа0 - 2ШЛ

Sí +4

14 +t

*¡a

О -2

1,6 2.5 З.Ь 1.7

заргшър ьаащодеастщш ь еуйранлцх дан yoae-

до вшил системах но позволяет однозничво остановиться на ион ной или атомяоа (нрнненяоыоа, для случае ковалэнтноа связи) системах дианетров, в которых частица» пришсыпапгся судест-еэнно стлмчанщйся размеры. Моделирование систой 1 и 2 таблица I долио было отоетигь на вопрос о тон, какие значения даз-ветров продпочтигельнео использовать в йодолировакии с потенциалы ЗТС структуры силикатов. Сравнение результатов аггих вычисления , с даннши расчетов котодои ССЙ позволяло судить о степени адекватности описания дВуня штодами систем ЗТС в различил областях злачепиа диаметров. ,

Бычмсдения для системы 3 таблицы I проводились с цэлью установить влияние абсолютных величин зарядов частиц на точность описания в катоде ССП систоа ЗТС. Моделирование сисга-кы 4 проведено с нарайетраиа, определмшыни в качестве оптн-йальннз для описания в кетодя ССЦ структуры исследуемой лигиа-сшкЯзтноа системы,- а систем 5 и в (в совокупности с системой 3), с Те», чтобы проверить возможности ССП и модели ЗТС в вы-яазоний захоногюрйых изменений структуры* вазываесл различиями в кошдаатрэдиях «ода^ицлруксзго оксида.

Улдрлирование системы 7 таблицы I осусцэствлано с цэльв опредкйнмй / возмоаксстэа CCI1 давать информации, связанную с : p^KoaeaseJESiiioi^ • ' •

Т?«т*я raas« посвяд*ш изложение полученных катодами ССП affii результапгов. ошсышетш в «одели ЗТС строение систем, вкйрантад"в. объектов йссладрваиая систем.

Затрагивается проблема адекватности описания систем 3IC о6оерд жтяз'т. Хотя точность основанного на интегральных уравнениях £гэтодз ССД и оказываете» ¿аьисяшра от параметров (rpU гтроч!й5 разных условиях от задаваемых значения дианетров и зарядов частиц), вэроятно, некоторые рсобещюсти сгруктуры могут т гюродзйяЬгься более точно, чел» в «одолиропанки, в кото-ре^ даыйузСфина рассматривается ячоякя конечных размеров.

Ргесялгрйзается влияние задаваемых величия дапметроз и гиряаоог па точиос-гь ¡¡езулвтяп'ов ССП, которая оценивалась нэ сраадекйя с результатами мк-модщировзкия систо» с ааалоткч.'П*-»4 трздэтрагй*. Установлено, что точность вычислений штодоч епц то* s^si, че» »эаьет различия в раздарах частиц я ниже mi

Отдельно изуччотсн птможяости модели УТО и получении информации о структур? роал>.шх силикатных систем. Покапано, что с гггой целью в моделировании продючтигольпоо использовать дилиотры. близкие к ионным. В то я» сремя, п чэтоде ССП точность описания структуры ок^зывае-гСя пуд? зтом недостаточной.

Далоо показано, что лалучонньо истодом кк TOP <jsi.u1 . eLi-i.i' чи-о' клк в c-W400 системы I (ионные диаметры), так к в случае системы 2 таблицы I (промежуточные меэду ионными и ковалонтяыми диэлотри ). хорошо согласуются с экспериментом. .7га же функции наилучшим образом воспроизведены кетовом ССИ при параметрах систоки 2. Т.о.. кото дом ССП можно голучять кн-формппда о rt.sHHnf.TOM окружении «оди^ишфутего квтиона, веля принять значения оф^ктишан диимотров "крокния" л" кислорода" близкими ко&пу собой. Поскольку при конструировании наборов диаметров таблиц» I использовался принцип, согласно которому расстояние контакта пар "катиоп-аниоя" равно экспериментально наблюдаемому положению Первого максимума соответствугаеа ПФР; то. фактически, заданием зпачония диаметра "кремния" опроделя-отск и все остальные зпачония диаметров частиц в системе.

В дальнею»« использовались эффективные заряд;, меньгою формальных, что соответствует реальной картине распределения зарядов в силикатах. Простое укэньоонив зарядов вдвое заметно увеличивало соответствие полг-тонных методами ССП и МК результатов, во оказалось неэффективным с точки зрения воспроизведения данных зкепйримента. Более оптимальным оказалось использование зарядов, приписанных частицам в системе 4 та&ртыЛ. Кроме того, в атом наборе параметров несколько изменены значения диаметров вследствие корректировочного укояыэзния контактного расстояния "литая-кислорохг от 2.1 до 2. СЙ, что оставляет его в продолах отучаемых в эксперименте голояиниа первого максимума соответствулцза ГЙР и объясняется стрекдэнием получить более близкое к экспериментальному значение соответствую-, щего координационного числа. Некоторые характеристики функции распродало кия 9St_ut. и sL1.0, полученные методами КК

и ССП при параметрах системы 4 таблицы I, сопоставляются в таблица 2 с данными эксперимента, и моделирования с болю резлис-тичными потенциалами, чем.готенциал ?ТС.

Хаалмиа 2^. Сопостэааэтзэ годучонкых тиутодамк ССП я ИК структурних характеристик с дзеешш экспорймзнтз и результатами ?ч'ол>.агровлп*дп с потонщ*алакя, болпо рея-листичккки, чем гкггзншал ЗТС п.т.

ГОР 1 ■1 тод I аакс.Д I !ЗД1.Д коорд. ч. 2 макс.,Я —1 1

1 БЫЛ ССП 2.69 2.7 4.19 4.0 4:2 5.27 >5.1 1

( 171 3.2 4.5 5.2 5.3 1

1 1Л-Ы ССП нк 2.74 3.1 4.51 4.6 5.46 5.58 5.61 1

1 17) 2.7 4.7 6.0 - 1

1 1.1-0 ссп 2.0 2.9 4.25 4.14 1

мк 2.0 2.8 3.95 4.0

1 161 2.00 3.0* 3.6 4.4е 1

• Дантзко ид-етвздировзяпя из работы' «01 •

Далее ^йостряруотся вдзясзеость получокия иотодси ССП структуряоа ивфорнахии, сггносязезся к округа лет родаогекально-го зктл&зторт.

В отзольной параграфе показано, что »угод ССП способен отралзть экспериментально ргблгикекге для рзсплгврв силикатов структурные законсаэраости, связанные с изкопекиен температуры, зз>«ипоз типа модификатора и изменением ого кондаптрациа в

СГТСТОЕЗ.

. Иётош* ССЛ.впэрвьеэ систематически проведано рассмотрение Пврцизлъных функция рядиальаого распределения суммарного заря-пз »,(г1 в оэлочлогадокдах и. сенатах. Изучена завис;.гость стзгвни упорядоченности зарядовых "гтпсфер" ионов от соотко-сэяия тозду разгчеранл входяоа в систему конов, от заряда центрального юна и от темгюратурн. Показано, что функции г (< г > а. сшихэтзх обдапзвт готариантносты по отпсаенив к замело мо-Яфсиругапто кзтионэ катионом того же размера, цо отличаггзтн-ся ваАгнтнсстьв (рисЛ).

Л' ТТТГТТТГГП*

tf¿a ¿ta

Рис.1 Функции * 3li20-7s102 и 3tíg0-7sí.02 при i&8qk. Заряда приняты равны

r,angs.

<t>, подученные методом Ш1 дм систем

ми половице формальных;, диаметры ионов кремния и кислорода равны 1.6 и 1.751 соответственно, диаметры ионов лития к магния одинаковы и равны &.5Х. в четвертое гш« описываются предсказываемые в иетодо ССП закономерные изменешя струкгуры силикатов, вызванные изменением температуры, заменой типа модификатора или варьированием его ковдзнтрации. Основное внимание при этом удэлэно активированным ионами вводима ардочносиишкатньм ■ системам, т.е. маогокомповентным системам, содержание в которых одноа из компонент (ионы редкоземельного активатора) относительно Невелико. Исследования структуры именно таких систем наиболее трудно реализовать как в прямых, так и в машинных аксгариментах.

Основные выводы и результаты. - ' Иетод ОСП епервиэприложон к силикатам. Сравнительным анализом результатов методов ОСП, Мояте-Клрло и прямых экспе-

рвюптов показана возможность получать в рйкках аналитического метода информацио о структуре пвлочвосиликаггшх систем, в том числа активированных родкозонельгогми конами.

Результаты диссертационного ксслздованил котуг быть использованы для объяснения и прогнозирования свойств многокомпонентных силикатных расплавов и стекол.

Осповкыо результаты я выводы ртботы состо?гт в сдодугооя:

1. На основании пар-шальпего исс-аддовапия Л1т»восидикатпой сястокы мотодзки МК я ССП в иодзлл СЛС с использоватюм различных днт-^ггров и зарядов, приписавших частица™, опр^лзлзпу отгпеталыгыо для описания структур« оолочяоеиликатев аналитическим иатодоя значения этих параметров.

2. Сопоставленном полученных аетодакиНК н ССП в кололи ЗТС данных о структура системы о.27Ц1 ^о-о.очна^- о.ьэзю^ с результатами моделирования с болзз реалистичным потенциалом взаимодействия показано, что в рамках аналитического мотода возможно получат» достоверной информации об окружении родко-заизльяого активатора.

3. Коделкрованнэм иетодсн КК структуры систем и^о-^зю^, зи«1о-7зю1, зиао-гзю я э рзечрта* котодом ССП продемонстрировано, что в модели ЭТО воспроизводятся экспериментально устаноалэшаи струтп>рпыа закономерности, связанные с количествен модификатора в системе, Показано, что мотод ССП воспроизводит взвестныо из экспо ргаюнтэ изменения структурных характеристик с тежпэратуро* Я при замене типа модификатора.

I. О рамках кэтвдэ СС2 слэланы предсказания измепеняй струн-ттряых характеристик силихагп>В {полоиения максимумов и мини-цумсв парцельных фуякзптв распродалония, координационные числа связанных с теилсратуроа, варьированная доли модифиш-ругоэп) оксида ихгаического состава.

б. В водаш ЗГС изучены фущщни радиального распродехония сукизрзого заряда. В рамках натода ССП показано:

- зарывая 1гхрядочоаарсть инсот различный характер пря пюкоа и высокой темпаратурах;

- уйдап» а?ггшгруды заравдаа ос^шяцкз происходит быстрее в сиетомэя с сильно от.ичавдеяися по размзру частицами;

- зарядовш функций распределения инвариз!гпш к эквммолярнов заязяе мпдифйшрутгавго оксида оксидом с катионом того ж

раздора, отличаодзгося зардцои.

Основное содер&ашю диссертации опубликовано в работах:

J. Шшяш И.О. Парные функции распределения кногоконгюнеит-ных силикатных распдаиоя.'Ыежвузовская научная конф., шс-вяд. 70-лотка с дал розд. проф. Т.И.Аканоиа ( Сеяипааа-nvoK, 1903): Тоз. докл.- Семипалатинск. ШО, с.63-64.

2. Милиг.ш >1.0. Применение средвесферического приблииаевия для расчета структуры еэ^очносилшчтньос сте'шюбразущих расплавов.// £из. и гии. стекла- Шч- T.2Q- Н'г, с.З

3. Ермолаев A.U, Мндотйл И.В., Хрисанов В.А. О пр»Ш0!Шкости средаасфоряческого прийл*«>еии« к анализу структуры многокомпонентных стеклообразупща расплавов.// ЕТФ-1УШ- т.63- , WG, с.58-63.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Blum Ь. ИЗ model Гог азуштс trie electron tea. t. Method of eolutlon// Mol. Phyn.- 1975- v.30-N5. p.1529-1535.

2. Blum L., Поуе J.J). Иеап spherical model Гог asyszcetrlc electrolytea. 2. ihermodynaialc propertlea and the pair correlation runctlon // J. Рйуа. СЬеш, - ЮТ - v.81 - N13, p.1311-13)6.

3. Працыкевич И.Л. К расядту парных функция распределения в среднасфорическом приближении // Расплавы- 1090- N1, c.IOD-III.

4. Metropolis N.A. Rosenbluth A.W., Eosenbluth Ц.И.. Teller A.N., Teller В. Equation of state calculation by fast computing machines // J. Chem. Phya.- 1953- v.21- N6. p.1087-1092.

5?. Soules Т.У. An approximation of the Coulomb force for molecular dynamic calculatlona// J. Chem. Pbya.- 1980- v.72-N11, p.6314-6315.

6. Waaeda Y., Togurl J.K. 'ieffiperature dependence of the structure of molten llthluai, aodluin $nd potassium silicates *0-2S10a and H20 S103// Trans. Iron Steel Inst. Jap.-1977- v,17- WO, p.601-603.

7. Смотри пункт 3 списка.публикация. •

8. BEabasakl J. Holecidar-dynamicS study'of glass formation In the Xl,S10s ayatem// Mol. Pftya.- 1990- v.70- N3, p.513-528.