FCC-zu-BCC-Phasenübergang in NaCl, Buckingham- oder Lennard-Jones-Potentialen?

Hintergrund

Die Umwandlung von B1 (kubisch flächenzentrierter (FCC)-Typ) zu B2 (kubisch raumzentrierter (BCC)-Typ) Strukturen ist einer der am besten dokumentierten Hochdruckphasenübergänge, die in Alkalihalogeniden auftreten (zB siehe hier ).

Ich studiere Phasenübergänge im Rahmen einer Promotion in High Performance Computing-Anwendungen in Biologie/Physik/Ingenieurwesen. Derzeit möchte ich mehrere Fragestellungen durch die Implementierung von Molekulardynamik-Simulationen angehen.

Stellen Sie sich vor, wir haben einen FCC-NaCl-Kristall aus etwa 200 Atomen mit Buckingham- Potentialparametern:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Fragen

  1. Wenn wir die Bedingungen (Temperatur/Druck) so variieren, dass ein FCC-BCC-Phasenübergang auftritt, woher wissen wir dann, dass sich das BCC-Gitter gebildet hat?
  2. Woher wissen wir, dass Buckingham-Potentiale die interionischen Wechselwirkungen effektiv modellieren?
  3. Was würden wir erwarten, wenn stattdessen Lennard-Jones-Potentiale zur Modellierung der Wechselwirkungen verwendet würden?
  4. Welche Bedingungen sind für den Phasenübergang (FCC-to-BCC) erforderlich? (zB Temperatur/Druck)
Ich denke, dass Ihre Beschreibung der B1- und B2-Strukturen nicht die beste Art ist, sie zu beschreiben. Sie nennen B1 eine fcc-Struktur, aber in Wahrheit ist es eine sogenannte NaCl-Struktur. Es kann als zwei sich gegenseitig durchdringende fcc-Untergitter visualisiert werden, von denen eines aus Na-Atomen und das andere aus Cl-Atomen besteht. Die B2-Struktur wird eigentlich als CsCl-Struktur bezeichnet und kann als zwei sich gegenseitig durchdringende einfache kubische Gitter visualisiert werden, von denen eines aus Cs-Atomen und das andere aus Cl-Atomen besteht. Wenn man davon ausgeht, dass Cs- und Cl-Atome gleich sind, dann hat man eine bcc-Struktur.

Antworten (1)

  1. Wenn wir die Bedingungen (Temperatur/Druck) so variieren, dass ein FCC-BCC-Phasenübergang auftritt, woher wissen wir dann, dass sich das BCC-Gitter gebildet hat?

In diesem Artikel verwendeten Zhang & Chen Möbius-Paarpotentiale, um NaCl-Phasenübergänge in einer MD-Simulation zu modellieren, daher bin ich mir nicht sicher, wie relevant dies für Ihre Frage ist, aber sie verwenden mehrere Indikatoren für den FCC-BCC-Übergang. Insbesondere als Reaktion auf hohen Druck von außen beobachten sie abrupte Änderungen Änderungen in:

  • Zelllängen und Zellwinkel
  • Coulomb-Energie ( Madelung-Konstante )
  • Erst-Nächster-Nachbar-Abstand von Atomen (Suche 'Radialverteilungsfunktion')

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

  1. Was würden wir erwarten, wenn stattdessen Lennard-Jones-Potentiale zur Modellierung der Wechselwirkungen verwendet würden?

Buckingham-Potentiale sind eine vereinfachte Version der Lennard-Jones-Potentiale. Physikalisch kann ich nur sagen, dass es "unphysikalisch" hohe Anziehungen geben kann, wenn zwei Ionen zu nahe beieinander liegen.

In Bezug auf Ihr Promotionsprojekt kann es jedoch aufgrund der billigeren Berechnung besser sein, Buckingham-Potentiale zu verwenden.

  1. Welche Bedingungen sind für den Phasenübergang (FCC-to-BCC) erforderlich? (zB Temperatur/Druck)

In derselben Veröffentlichung waren die Bedingungen für den Phasenübergang von FCC zu BCC:

  • 30 GPa (Druck)

  • 600K (Temperatur)

  • 256 Na+ Ionen, 256 Cl- Ionen

FCC-zu-BCC-Phasenübergang in NaCl, Buckingham- oder Lennard-Jones-Potentialen?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v