Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý Kỹ thuật: Mô phỏng vi cấu trúc và cơ chế khuếch tán trong các ô xít MgO, Al2O3 và GeO2 ở trạng thái lỏng

Luận án tập trung nghiên cứu vi cấu trúc, động học cấu trúc, mối liên hệ giữa cấu trúc và hiện tượng không đồng nhất động học, đặc biệt luận án sẽ tập trung vào làm sáng tỏ cơ chế khuếch tán trong các vật liệu ô xít có cấu trúc mạng MgO, Al2O3 và GeO2 ở trạng thái lỏng. Mời các bạn tham khảo nội dung chi tiết đề tài!

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý Kỹ thuật: Mô phỏng vi cấu trúc và cơ chế khuếch tán trong các ô xít MgO, Al2O3 và GeO2 ở trạng thái lỏng BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI MAI THỊ LAN MÔ PHỎNG VI CẤU TRÚC VÀ CƠ CHẾ KHUẾCH TÁN TRONG CÁC Ô XÍT MgO, Al2O3 VÀ GeO2 Ở TRẠNG THÁI LỎNG Chuyên ngành : VẬT LÝ KỸ THUẬT Mã số: 62520401 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬTCông trình được hoàn thành tại: Bộ môn Vật lý Tin họcViện Vật lý Kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa Hà N HÀ NỘI - 2014 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà NộiNgười hướng dẫn khoa học: 1. TS. NGUYỄN VĂN HỒNG 2. PGS.TSKH. PHẠM KHẮC HÙNGPhản biện 1: GS.TSKH. Nguyễn Ái ViệtPhản biện 2: PGS.TS. Nguyễn Vũ NhânPhản biện 3: PGS.TS.Hoàng Văn TíchLuận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp Trườnghọp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi…….giờ…....ngày …..tháng ….năm …….Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu – Trường ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU1. Lý do chọn đề tài Trong những năm gần đây, cấu trúc và động học trong các chất lỏng có cấu trúcmạng đã nhận được sự quan tâm đặc biệt của các nhà nghiên cứu. Dưới tác động củaáp suất và nhiệt độ, các chất lỏng cấu trúc mạng thể hiện nhiều đặc trưng lý thú như:tính đa thù hình và tính không đồng nhất động học. Trong thực nghiệm, hiện tượngkhông đồng nhất được quan sát trực tiếp trong chất keo, chất lỏng được làm nguộinhanh (supercoled fluids). Để giải thích nguyên nhân gây nên các hiện tượng kể trênnhiều mô phỏng và lý thuyết đã được đưa ra. Tuy nhiên, các mô hình lý thuyết như lýthuyết thể tích tự do (Free-volume); lý thuyết Adam-Gibbs; lý thuyết Mode Coupling(MCT); hay mô hình thấm (Percolation model).... vẫn chưa thống nhất và còn nhiềutranh cãi. Ví dụ, lý thuyết Mode Coupling đã mô tả tốt các khía cạnh của hiện tượngđộng học xảy ra ở vùng nhiệt độ cao, tuy nhiên ở vùng nhiệt độ thấp thì mô hìnhkhông còn phù hợp hay lý thuyết thể tích tự do được Cohen và Turnbull đề xuất dựatrên ý tưởng một nguyên tử chỉ có thể thay đổi nguyên tử lân cận khi có thể tích tự doở gần nó. Theo lý thuyết này, cơ chế khuếch tán của nguyên tử là thông qua thể tíchtự do địa phương nhưng nguyên nhân biến mất thể tích tự do tại nhiệt độ thấp dẫn đếnhiện tượng suy giảm động học vẫn chưa được làm rõ. Nhiều công trình nghiên cứumô phỏng vi cấu trúc và động học của vật liệu đã được thực hiện. Cụ thể, mô phỏngcủa V.V. Hoàng đã chỉ ra tính không đồng nhất trong Al2O3 bằng hàm tương quan haiđiểm và bốn điểm; hay như sử dụng phương pháp trực quan hóa cũng có thể quan sáthiện tượng động học kể trên...Tuy nhiên, cơ chế ở mức nguyên tử của các hiện tượngquan sát vẫn chưa được xác định cụ thể, rõ ràng đòi hỏi cần có những nghiên cứu tiếptheo với cách tiếp cận mới cho các vấn đề nói trên. Đây là nội dung nghiên cứu củaluận án. Vật liệu ô xít MgO, Al2O3 và GeO2 được biết đến là vật liệu ô xít có cấu trúc mạngđược tạo thành từ các đơn vị cấu trúc TOx liên kết với nhau (TOx là có x nguyên tử Oliên kết với một nguyên tử T; T là Mg, Al hoặc Ge; x chủ yếu bằng 4, 5, 6). Đây lànhững vật liệu ô xít đã nhận được sự quan tâm rộng rãi của nhiều nhà nghiên cứu, vìchúng có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như điện tử, y học, quang học, siêudẫn, cơ khí, công nghiệp chế tạo máy, đặc biệt trong công nghiệp gốm, men và thủytinh. Sự hiểu biết về cấu trúc, các tính chất vật lý đặc trưng và cơ chế động học ở mứcnguyên tử của loại vật liệu này dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất là rất cần thiết.Tuy nhiên, các hiểu biết chi tiết về cấu trúc vi mô của vật liệu ô xít MgO cũng như cơchế khuếch tán và mối liên hệ giữa các đặc trưng cấu trúc và một số hiện tượng độnghọc trong các vật liệu ô xít MgO, Al2O3 và GeO2 vẫn còn nhiều hạn chế. Xuất phát từ những nguyên nhân kể trên, đề tài luận án: “Mô phỏng vi cấu trúcvà cơ chế khuếch tán trong các ô xít MgO, Al2O3 và GeO2 ở trạng thái lỏng” đãđược chọn. Nghiên cứu sử dụng phương pháp mô phỏng động lực học phân tử cùngvới sự trợ giúp của kỹ thuật trực quan hoá và tiếp cận động học trong các ô xít MgO,Al2O3 và GeO2 theo cơ chế mới – cơ chế chuyển đổi các đơn vị cấu trúc từTOx→TOx±1. Việc triển khai nghiên cứu đề tài này góp phần cung cấp các thông tinchi tiết ở mức nguyên tử về vi cấu trúc, cơ chế khuếch tán cũng như giải thích nguyênnhân dẫn đến hiện tượng đa thù hình và động học không đồng nhất trong các ô xít 1lỏng nêu trên.2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án là: vi cấu trúc, động học cấu trúc,mối liên hệ giữa cấu trúc và hiện tượng không đồng nhất động học, đặc biệt luận ánsẽ tập trung vào làm sáng tỏ cơ chế khuếch tán trong các vật liệu ô xít có cấu trúcmạng MgO, Al2O3 và GeO2 ở trạng thái lỏng. Cụ thể: 1/ Xây dựng các mô hình MgO, Al2O3 và GeO2 chất lượng cao với kích thước2000 nguyên tử cho hệ MgO, Al2O3; và 1998 nguyên tử cho hệ GeO2 và sử dụng thếtương tác cặp; Nhiệt độ khảo sát từ 3400 ÷ 5000 K và áp suất từ 0 ÷ 25 GPa đối vớiMgO; 2400 ÷ 4000 K và 0 ÷ 20 GPa đối với Al2O3; 1500 ÷ 4000 K và 0 ÷ 48 GPa đốivới GeO2. Khảo sát và làm sáng tỏ các đặc trưng vi cấu trúc của MgO, Al2O3 vàGeO2 dưới các điều kiện nhiệt độ và áp suất khác nhau. 2/ Khảo sát các đặc trưng động học, mối liên hệ giữa các đặc trưng cấu trúc vàđộng học bằng phương pháp chuyển đổi các đơn vị cấu trúc từ đó làm sáng tỏ cơ chếkhuếch tán ở mức nguyên tử trong MgO, Al2O3 và GeO2 ở trạng thái lỏng và dưới cácđiều nhiệt độ và áp suất khác nhau. 3/ Xây dựng kỹ thuật ...