Regensburg 2002 – wissenschaftliches Programm
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DF: Dielektrische Festkörper
DF 3: Gl
äser I (gemeinsam FV DF/DY)
DF 3.12: Vortrag
Dienstag, 12. März 2002, 12:40–12:55, 23
Simulationen zur strukturellen Relaxation silikatischer Schmelzen — •Jürgen Horbach1, Anke Winkler1, Walter Kob2 und Kurt Binder1 — 1Institut für Physik, Johannes Gutenberg–Universität, 55099 Mainz — 2Laboratoire des Verres, Université Montpellier 2, 34095 Montpellier, Frankreich
Mittels Molekulardynamiksimulationen untersuchen wir die Struktur und Dynamik von Silikatschmelzen, nämlich die von (Na2O)(2·SiO2) (NS2) und (Al2O3)(2·SiO2) (AS2). In NS2 brechen die Na–Atome das tetraedrische SiO4–Netzwerk von reinem SiO2 teilweise auf, was zur Ausprägung neuer charakteristischer Längenskalen gegenüber reinem SiO2 führt. Insbesondere tritt ein Prepeak bei q1=0.95 Å−1 im statischen Strukturfaktor S(q) auf, der mit dem typischen Abstand zwischen intakten Netzwerkbereichen verknüpft ist. Bei 2100 K ist die Diffusionskonstante von Na um etwa zwei Größenordnungen größer als die von Si und O. Aufgrund dieser Zeitskalentrennung ist der Raum, in dem sich die Na–Atome bewegen, auf Kanäle zwischen SiO2–Netzwerkbereichen beschränkt. Der charakteristische Abstand zwischen diesen Kanälen ist mit dem Prepeak bei q1 in S(q) verknüpft. Wir zeigen, dass einerseits die Na–Diffusion als ein Hüpfen in der eingeschränkten Topologie der Kanäle ein schneller Prozess ist, Korrelationen zwischen verschiedenen Na–Atomen zerfallen jedoch langsam. In AS2 sind die Al–Atome wie die Si–Atome bevorzugt vierfach mit O–Atomen koordiniert. Wir diskutieren die Unterschiede des Netzwerks in AS2 zu dem in SiO2. Ferner diskutieren wir erste Resultate zur Dynamik.