Шангајски институт за оптику и прецизне машине (СИПМ) напредује у проучавању структуре и својстава алуминијум фосфатног стакла

Недавно је тим истраживача Лили Ху из Лабораторије за технологију ласерских јединица велике снаге, Шангајског института за оптику и прецизне машине (СИПМ), Кинеске академије наука (ЦАС), усвојио метод који комбинује експерименте, симулације молекуларне динамике и квантитативне Анализа односа структуре и својстава (КСПР) за проучавање стакла од алуминијум фосфата, а сродни резултати истраживања објављени су у часопису Америцан Церамиц Јоурнал оф Америцан Церамиц Социети.)
Тренутно, алуминијум фосфатна стакла имају широк спектар примена у многим областима, укључујући биомедицинске материјале, оптичке компоненте, заптивне материјале и сушење нуклеарног отпада. Структура алуминијум фосфатних стакала кратког домета је више проучавана експерименталним техникама, али је однос између њених својстава и структуре средњег домета још увек нејасан. И симулације молекуларне динамике постале су ефикасан алат за проучавање, играјући све важнију улогу у откривању структурног порекла својстава стакла.
У овој студији, истраживачи су комбиновали експерименталне и методе симулације молекуларне динамике да би истражили ефекат Ал2О3 на структуре кратког и средњег домета алуминијум фосфатних стакала и моделирали њихова структурна својства КСПР методом. Тачност симулације је верификована Рамановим, синхротронским зрачењем и другим експерименталним резултатима. Резултати симулације показују да се ПОП везе присутне у стакленој мрежи постепено замењују ПО-Ал везама уз промену садржаја Ал2О3, који игра важну улогу у промени својстава стакла. У међувремену, дуги ланци у стаклима од алуминијум фосфата склони су формирању цикличних структура и концентрисани су у прстеновима од 4- до 20-. Поред тога, три различита структурна дескриптора се користе за моделовање КСПР-а и успешну корелацију експерименталних података са резултатима симулације, показујући добру предвидљивост модела. Овај метод пружа нове идеје за предвиђање својстава стакла и пројектовање стаклених компоненти.
Напредак Шангајског института за оптику у проучавању структуре и својстава алуминијум фосфатних стакала
Слика 1. Модел квантитативног односа структуре и својстава успостављен коришћењем (а) координационог броја (ЦН), (б) Кн и (ц) величине прстена алуминијум фосфатних стакала као структурних инпута. С лева на десно, дескриптор структуре Фнет је приказан као функција експерименталне густине, тврдоће, температуре стакластог прелаза и коефицијента топлотног ширења, респективно.