Shanghai Institute of Optics And Precision Machinery (SIPM) gør fremskridt med at studere strukturen og egenskaberne af aluminiumfosfatglas

For nylig har et hold af forsker Lili Hu fra Laboratory of High Power Laser Unit Technology, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS), vedtaget en metode, der kombinerer eksperimenter, simuleringer af molekylær dynamik og kvantitativ Structure-Property Relationship (QSPR) analyse for at studere aluminiumfosfatglas, og de relaterede forskningsresultater er blevet offentliggjort i Journal of the American Ceramic Journal of the American Ceramic Society.)
I øjeblikket har aluminiumfosfatglas en bred vifte af anvendelser inden for mange områder, herunder biomedicinske materialer, optiske komponenter, tætningsmaterialer og hærdning af nukleart affald. Kortrækkende struktur af aluminiumfosfatglas er blevet undersøgt mere ved hjælp af eksperimentelle teknikker, men forholdet mellem dets egenskaber og mellemdistancestrukturen er stadig uklart. Og simuleringer af molekylær dynamik er blevet et effektivt værktøj til undersøgelsen, der spiller en stadig vigtigere rolle i at afsløre den strukturelle oprindelse af glasegenskaber.
I denne undersøgelse kombinerede forskerne eksperimentelle og molekylære dynamik-simuleringsmetoder for at undersøge effekten af ​​Al2O3 på kort- og mellemrækkende strukturer af aluminiumphosphatglas og modellerede deres strukturelle egenskaber ved QSPR-metoden. Nøjagtigheden af ​​simuleringen blev verificeret af Raman, synkrotronstråling og andre eksperimentelle resultater. Simuleringsresultaterne viser, at POP-bindingerne i glasnettet gradvist erstattes af PO-Al-bindinger med ændringen af ​​Al2O3-indholdet, hvilket spiller en vigtig rolle i ændringen af ​​glasegenskaber. I mellemtiden er de lange kæder i aluminiumphosphatglassene tilbøjelige til at danne cykliske strukturer og er koncentreret i de 4- til 20-leddede ringe. Derudover bruges tre forskellige strukturelle deskriptorer til at modellere QSPR og med succes korrelere de eksperimentelle data med simuleringsresultaterne, hvilket viser god modelforudsigelighed. Denne metode giver nye ideer til at forudsige glasegenskaber og designe glaskomponenter.
Fremskridt for Shanghai Institute of Optics med at studere strukturen og egenskaberne af aluminiumfosfatglas
Fig. 1 Kvantitativ struktur-egenskabsforholdsmodel etableret ved at bruge (a) koordinationsnummer (CN), (b) Qn og (c) ringstørrelse af aluminiumphosphatglas som strukturelle input. Fra venstre mod højre er strukturdeskriptoren Fnet vist som en funktion af henholdsvis eksperimentel tæthed, hårdhed, glasovergangstemperatur og termisk udvidelseskoefficient.