【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所高功率激光單元技術(shù)實驗室胡麗麗研究員團隊在分子動力學(xué)模擬光致熱折變玻璃結(jié)構(gòu)/性質(zhì)方面取得進展，相關(guān)研究成果以“Development of bromine-related potentials for molecular dynamics simulations of the oxyhalide photo-thermo-refractive glass”為題發(fā)表于《國際陶瓷》(Ceramics International)。
 

　　光致熱折變(PTR)玻璃經(jīng)過紫外輻照和熱處理后其折射率會發(fā)生改變，因此被廣泛應(yīng)用于各類光學(xué)器件中。然而，由于其組成多、工藝復(fù)雜，對這類玻璃材料的結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系研究往往受到微觀尺度的限制。而分子動力學(xué)模擬在揭示玻璃性質(zhì)的結(jié)構(gòu)起源方面發(fā)揮著越來越重要的作用。
 

　　圖1 模擬熱處理前(a)(c)、熱處理后(b)(d)的PTR玻璃結(jié)構(gòu)和元素分布,圖中青色、紫色、黃色、粉色分別代表氟、溴、硅、鋁元素。
 

　　在本項工作中，研究人員開發(fā)了能描述PTR玻璃中溴元素的分子動力學(xué)勢函數(shù)，根據(jù)模擬結(jié)果解析了PTR玻璃的結(jié)構(gòu)信息。此外，還模擬了熱處理時PTR玻璃中富氟-溴區(qū)域的生長過程,研究發(fā)現(xiàn)溴更傾向于停留在氟團簇周圍并在富氟相和富氧玻璃基體之間形成相界；而鈉離子在氟-溴富集區(qū)的存在會增加這些區(qū)域的聚集趨勢，從而導(dǎo)致氟-溴團簇尺寸的增大，促進了玻璃折射率改變。該研究工作揭示了PTR玻璃的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)變過程，有助于從根本上理解材料的性質(zhì)機理，為PTR玻璃的研發(fā)提供參考；同時也為相關(guān)的研究提供了一種新的模擬方法。
 

　　圖2 模擬PTR玻璃熱處理時氟-溴團簇的融合過程，其中青色，紫色，黃色，藍色，紅色分別代表氟、溴、硅、鈉、氧元素。