Şangay Optik ve Hassas Makine Enstitüsü (SIPM), Alüminyum Fosfat Camının Yapısı ve Özelliklerinin İncelenmesinde İlerleme Kaydediyor

Son zamanlarda, Yüksek Güçlü Lazer Birimi Teknolojisi Laboratuvarı, Şangay Optik ve Hassas Makine Enstitüsü (SIPM) ve Çin Bilimler Akademisi'nden (CAS) araştırmacı Lili Hu'dan oluşan bir ekip, deneyleri, moleküler dinamik simülasyonları ve Kantitatif Analizleri birleştiren bir yöntem benimsedi. Alüminyum fosfat camlarını incelemek için Yapı-Özellik İlişkisi (QSPR) analizi ve ilgili araştırma sonuçları Journal of the American Ceramic Journal of the American Ceramic Society'de yayınlanmıştır.)
Şu anda alüminyum fosfat camları biyomedikal malzemeler, optik bileşenler, sızdırmazlık malzemeleri ve nükleer atık kürleme dahil olmak üzere birçok alanda geniş bir uygulama alanına sahiptir. Alüminyum fosfat camlarının kısa menzilli yapısı deneysel tekniklerle daha fazla incelenmiştir, ancak özellikleri ile orta menzilli yapı arasındaki ilişki hala belirsizdir. Ve moleküler dinamik simülasyonları, cam özelliklerinin yapısal kökenini ortaya çıkarmada giderek daha önemli bir rol oynayan, çalışma için etkili bir araç haline geldi.
Bu çalışmada araştırmacılar, Al2O3'ün alüminyum fosfat camlarının kısa menzilli ve orta menzilli yapıları üzerindeki etkisini araştırmak için deneysel ve moleküler dinamik simülasyon yöntemlerini birleştirdi ve yapısal özelliklerini QSPR yöntemiyle modelledi. Simülasyonun doğruluğu Raman, sinkrotron radyasyonu ve diğer deneysel sonuçlarla doğrulandı. Simülasyon sonuçları, cam ağındaki mevcut POP bağlarının, cam özelliklerinin değişiminde önemli rol oynayan Al2O3 içeriğinin değişmesiyle kademeli olarak PO-Al bağlarının yerini aldığını göstermektedir. Bu arada, alüminyum fosfat camlarındaki uzun zincirler döngüsel yapılar oluşturmaya eğilimlidir ve 4- ila 20-üyeli halkalarda yoğunlaşmıştır. Ek olarak, QSPR'yi modellemek ve deneysel verileri simülasyon sonuçlarıyla başarılı bir şekilde ilişkilendirmek için üç farklı yapısal tanımlayıcı kullanılır ve bu da iyi bir model öngörülebilirliği gösterir. Bu yöntem, cam özelliklerinin tahmin edilmesi ve cam bileşenlerin tasarlanması için yeni fikirler sağlar.
Şangay Optik Enstitüsü'nün alüminyum fosfat camlarının yapısı ve özelliklerinin incelenmesinde ilerlemesi
Şekil 1 Yapısal girdi olarak (a) koordinasyon sayısı (CN), (b) Qn ve (c) alüminyum fosfat camlarının halka boyutu kullanılarak oluşturulan kantitatif yapı-özellik ilişki modeli. Soldan sağa, Fnet yapı tanımlayıcısı sırasıyla deneysel yoğunluğun, sertliğin, cam geçiş sıcaklığının ve termal genleşme katsayısının bir fonksiyonu olarak gösterilir.