Квантовохимическое и атомистическое изучение кристаллических структур и фазовой стабильности кислородных соединений кальция и алюминия в термодинамической обстановке Земной коры и мантии. дипломная работа (Бакалавр)
Аннотация:Основные результаты работы могут быть сформулированы следующим образом:
1. Систематизированы литературные данные по экспериментальному и теоретическому изучению полиморфных модификаций CaAl2O4.
2. В рамках частично ковалентного приближения разработан набор межатомных потенциалов взаимодействия, пригодных для моделирования как тетраэдрических, так и октаэдрических модификаций CaAl2O4.
3. Воспроизведены структурные особенности низкобарных и высокобарных соединений CaAl2O4 с максимальным отклонением не более 2%. Проведены расчеты некоторых упругих и термодинамических свойств в программных пакетах GULP и QE. Полученные результаты ab-initio и полуэмпирических расчетов хорошо согласуются между собой.
4.Уточнена фазовая диаграмма для системы CaAl2O4, в частности: рассчитаны фазовые переходы P21/n → P21/c, P21/n → P21/m, P21/m → Pnam полуэмпирическим методом и P21/m → Pnam, Pnam-Bbmm квантовохимическим методом. Полученные результаты ab-initio и полуэмпирических расчетов согласуются между собой.
5.Квантовохимическим и полуэмпирическим методами предсказано появление при давлениях нижней мантии Земли новой гипотетической кристаллической структуры простого стехиометрического состава, которая может служить резервуаром для атомов Ca и Al. Существование такой фазы может быть подвергнуто экспериментальной проверке, так как теоретические диффрактограммы этих модификаций отличаются существенно.
6. Проведен расчет упругих и термодинамических свойств полиморфных модификаций простых оксидов состава CaO и Al2O3. В результате расчетов алюминат кальция термодинамически стабилен во всем диапазоне давлений в области температур, соответствующих термодинамической обстановке мантии Земли.