|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Теоретическое моделирование твёрдых растворов карбонатов структурных типов арагонита и кальцита методами атомистических парных потенциалов и Монте-Карлодипломная работа (Магистр)
- Научные руководители: Еремин Н.Н., Урусов В.С.
- Автор: Курыкина М.М.
- Тип: Магистр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2011
- Аннотация: 1) Проведён подробный систематический обзор литературных структурных, физических и термодинамических данных для безводных карбонатов ряда кальцита и арагонита. Проведён анализ существующих на настоящий момент моделей потенциалов для их моделирования, позволивший выявить наилучший набор, каковым является модель Арчера 2003, 2005 г. 2) Проведённые тестовые расчёты по этой модели показали, что она способна великолепно воспроизвести структурные, упругие и термодинамические характеристики кальцита и арагонита, однако не способна с удовлетворительной точностью описать кристаллические структуры родственных карбонатов, в связи с чем парные потенциалы для них разрабатывались в работе самостоятельно. 3) Разработаны межатомные потенциалы Sr-O, Ba-O, проведена модернизация потенциалов Арчера Zn-O и Fe-O, что позволило с хорошей точностью воспроизвести кристаллические структуры и ряд физических свойств стронцианита, витерита, смитсонита и сидерита. 4) В рамках сконструированной сверхъячейки 3*2*3 структурного типа арагонита, содержащей 72 позиции для замещения, были выявлены максимально приближенные к неупорядоченным атомные конфигурации с катионными соотношениями 12:60, 18:54, 24:48, 36:36, 48:24, 54:18, 60:12, для которых был проведён расчёт свойств смешения в системах CaCO3- SrCO3 и BаСO3- SrCO3. 5) Результаты расчёта свойств смешения методом полуэмпирических потенциалов (энтальпии смешения, отклонение модулей сжатия от аддитивности и отклонение объёмов от правила Ретгерса) показали хорошее согласие с доступной ограниченной экспериментальной информацией, что позволило использовать данный набор потенциалов для дальнейшего анализа локальной структуры изучаемых систем. 6) Изучены основные характеристики локальной структуры твёрдых растворов стронцианит-витерит и стронцианит-арагонит: распределение межатомных расстояний катион-анион и податливость катионов. В твёрдом растворе BaxSr(1- x)CO3 податливость полиэдров SrO9 и BaO9 сопоставима, в твёрдом растворе CaxSr(1-x)CO3 степень релаксации варьирует в зависимости от состава, что может 64 быть объяснено пограничным положением структуры CaCO3 (переход кальцит- арагонит). 7) Проведённая серия квантовомеханических расчётов для арагонита, стронцианита и витерита при давлениях 0, 2, 5 и 10 ГПа выявила линейную зависимость изменения параметров элементарной ячейки при давлении до 10 ГПа, уравнения представлены в таблице 8. Полученные заряды катионов доказали корректность использования ионного приближения для моделирования карбонатов структурного типа арагонита. 8) Результаты расчёта свойств смешения системы стронцианит-витерит методом Монте-Карло (энтальпии смешения, конфигурационной энтропии, энергии Гиббса смешения) показали хорошее согласие с доступной экспериментальной информаций и результатами моделирования методом полуэмпирических потенциалов.
- Добавил в систему: Еремин Николай Николаевич