ケイ酸塩の粘性の理論

硅酸盐粘度理论

基本信息

批准号：
05231206
负责人：
常行真司
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05231206/
关键词：
粘性マグマケイ酸塩シリケイトシリカ

项目摘要

SiO_2フレームワーク構造を残したケイ酸塩融体や、同じくフレームワーク構造を持つGeO_2融体の粘性は、高圧で低下することが実験的に知られている。分子動力学法(MD)でこの追試を行った例はすでに報告されているが、結果の理論的解釈は必ずしも明快ではない。この直観的には異常な実験結果を説明するために、我々はSiO_2多形の常温圧縮構造変化のMDシミュレーションに基づき、SiO_2の微視的な自己拡散機構モデルを提案している。本研究ではこのモデルを検証するため、4配位と6配位の相対的な安定性が異なる複数の原子間力モデルを用いて、SiO_2融体のMDシミュレーションを行った。このとき特にその粒子数依存性に着目し、約300粒子から約800粒子までのシミュレーションの比較を行った。その結果、設定した4000Kという高温においてすら、この系は時間的にも空間的にも非常に長い周期の揺らぎを示すことがわかった。この長周期の揺らぎは、ガラス状態で存在すると考えられている中距離秩序とダイナミクスの関連を予想させて興味深い。今回調べた範囲では、拡散係数について数値的に安定した計算結果を得るのに必要なシステムサイズは576粒子(基本セルは一辺約20Aの立方体)、シミュレーション時間は約120psであった。

在实验上众所周知，硅酸盐的粘度融化了SIO_2框架结构和GEO_2融化，其框架结构也在高压下降低。尽管已经报道了使用分子动力学（MD）进行此次恢复的示例，但对结果的理论解释不一定清楚。为了解释这种直觉异常的实验结果，我们基于室温压缩结构的MD模拟SIO_2多晶型物的MD模拟，提出了SIO_2的微观自扩散机制模型。在这项研究中，使用多个具有四个和第六个配位的相对稳定性不同的原子间力模型进行了SIO_2熔体的MD模拟。目前，要特别关注颗粒数量的依赖性，比较了约300至800个颗粒的模拟。结果，发现即使在4000K的温度下，该系统在时间和空间中都会表现出极长的周期性波动。这种长期的波动很有趣，可以预测中范围的顺序与动力学之间的关联，这些中等范围和动力学之间存在。在我们这次研究的范围内，获得扩散系数的数值稳定计算结果所需的系统大小为576个颗粒（基本细胞是每侧约20A的立方体），模拟时间约为120 ps。