Стеклообразование в аморфном SiO2 как перколяционный фазовый переход в системе дефектов сети
М. И. Ожован
University of Sheffield, Sir Robert Hadfield Building, S1 3JD, UK,
PACS: 61.43.-j, 66.20.+d
Abstract
Термодинамические параметры дефектов сети (предположительно
дефектных молекул SiO) аморфного SiO2 были найдены путем анализа вязкости
расплава с помощью модели Доремуса. Экспериментальные данные вязкости
наилучшим образом соответствуют расчетам с энтальпией и энтропией образования
дефектов сети аморфного SiO2: Hd=220 кДж/мол и Sd=16.13R. Анализ
концентрации дефектов сети с ростом температуры показал, что свыше
температуры стеклования (Tg) дефекты кластеризуются, образуя динамические
перколяционные кластеры. Этот результат согласуется с результатами
молекулярного динамического моделирования, что позволяет рассматривать
стеклование в аморфном SiO2 как перколяционный фазовый переход. Ниже Tg
геометрия распределения дефектов сети эвклидова и имеет размерность d=3.
Свыше температуры стеклования геометрия дефектов сети становится неэвклидовой
с фрактальной размерностью df=2.5; Tg может быть рассчитана из условия
возникновения перколяции в системе дефектов, что приводит к простой
аналитической формуле для температуры стеклования: Tg=Hd/(Sd+1.735R).
Вычисленная температура стеклования (1482 K) отлично согласуется с недавними
измерениями Tg для аморфного SiO2 (1475 K).