硼酸鹽玻璃和熔體結(jié)構(gòu)的Raman光譜研究.pdf

1、采用Raman光譜技術(shù)、量子化學(xué)ab intio計(jì)算及分子動力學(xué)MD(Molecular dynamics)模擬等研究手段研究了硼酸鋰玻璃及高溫熔體,探討了其中微結(jié)構(gòu)基元的Raman光譜特征,深化了對硼酸鋰玻璃、熔體的微結(jié)構(gòu)的認(rèn)識.硼酸鋰玻璃、熔體的二級結(jié)構(gòu)主要包含鏈狀和環(huán)狀兩種結(jié)構(gòu),采用ab initio方法,計(jì)算了硼酸鹽中不同類型的硼氧陰離子基團(tuán)Raman位移及其光譜強(qiáng)度,分析了鏈長和支鏈對其Raman位移、峰強(qiáng)的影響,并進(jìn)一步分析

2、比較了特征振動中各原子的位移.結(jié)果顯示較大的鏈狀結(jié)構(gòu)特征振動上存在著共振振動現(xiàn)象,在實(shí)驗(yàn)Raman光譜上表現(xiàn)出較高的強(qiáng)度;計(jì)算結(jié)果也顯示,這些譜峰的Raman相對強(qiáng)度明顯高于鄰近譜峰的Raman相對強(qiáng)度,支鏈的存在會影響其共振強(qiáng)度.采用Raman光譜分析了LiBO<,2>熔體中環(huán)狀結(jié)構(gòu)類型,以及采用MD(molecular dynamics)模擬了該熔體,分析了模擬結(jié)果的偏徑向分布函數(shù)和配位數(shù)函數(shù),得到了與實(shí)驗(yàn)相吻合的結(jié)果.并采用新算法

3、以及自編的程序?qū)δM結(jié)果作了進(jìn)一步分析,分析結(jié)果顯示了模擬結(jié)果中有環(huán)狀等二級結(jié)構(gòu)存在,與以往的模擬結(jié)果有明顯的差異,使MD的模擬結(jié)果進(jìn)一步與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合.實(shí)驗(yàn)與模擬方法在時間常數(shù)上有很大的差距,導(dǎo)致結(jié)果的差異.另外,ab initio計(jì)算結(jié)果顯示不同結(jié)構(gòu)單元的Raman散射截面也有很大的不同.在分析模擬結(jié)果時,作者考慮了結(jié)構(gòu)單元的持續(xù)時間,并結(jié)合其Raman散射截面的影響,解釋了模擬結(jié)果中環(huán)狀結(jié)構(gòu)偏少的原因,根據(jù)計(jì)算與模擬的結(jié)果再現(xiàn)了實(shí)

4、驗(yàn)中得到的Raman光譜,因此,作者認(rèn)為在模擬熔體結(jié)構(gòu)時應(yīng)考慮時間常數(shù)的影響.研究了2Li<,2>O·5B<,2>O<,3>玻璃的Raman光譜,分析了該玻璃中存在的結(jié)構(gòu)單元,并借助MD對該玻璃進(jìn)行了模擬,模擬結(jié)果中也成功再現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)中觀測到的不同類型的二級結(jié)構(gòu)單元,這些結(jié)構(gòu)單元在以往的MD模擬結(jié)果中均未見報(bào)道.此外,觀測了2Li<,2>O·5B<,2>O<,3>玻璃結(jié)構(gòu)與晶化時間的變化.隨晶化時間的增加,Raman光譜的結(jié)果顯示該玻璃的