New insights into the structure of sodium silicate glasses by force-enhanced atomic refinement
New insights into the structure of sodium silicate glasses by force-enhanced atomic refinement
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通过力增强原子细化对硅酸钠玻璃结构的新见解
DOI：
10.1016/j.jnoncrysol.2020.120006
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发表时间：
2020
影响因子：
3.5
通讯作者：
Bauchy, Mathieu
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhou, Qi;Du, Tao;Guo, Lijie;Smedskjaer, Morten M.;Bauchy, Mathieu
原子模拟可以提供对玻璃原子结构的直接访问，否则传统实验是看不到的。然而，基于熔体冷却技术的玻璃的分子动力学(MD)模拟仍然受到使用高冷却速率的困扰，而反向蒙特卡罗(RMC)模拟可以得到非唯一的解。在这里，我们采用了力增强原子精化(FARE)方法来克服这些限制，并破译了水玻璃的原子结构。我们发现，FARE对水玻璃的原子结构提供了前所未有的描述，其中模拟的构型与实验衍射数据同时显示出更高的一致性，并且与MD或RMC产生的构型相比，能量稳定性更高。这一结果使我们对水玻璃的原子结构有了新的认识。具体地说，我们发现水玻璃呈现出比之前的分子动力学模拟更有序的中程有序结构。这些结果为提高准确描述玻璃原子结构的能力铺平了道路。
Atomistic simulations can offer direct access to the atomic structure of glasses, which is otherwise invisible from conventional experiments. However, molecular dynamics (MD) simulations of glasses based on the melt-quenching technique remain plagued by the use of high cooling rates, while reverse Monte Carlo (RMC) modeling can yield non-unique solutions. Here, we adopt the force-enhanced atomic refinement (FEAR) method to overcome these limitations and decipher the atomic structure of a sodium silicate glass. We show that FEAR offers an unprecedented description of the atomic structure of sodium silicate, wherein the simulated configuration simultaneously exhibits enhanced agreement with experimental diffraction data and higher energetic stability as compared to those generated by MD or RMC. This result allows us to reveal new insights into the atomic structure of sodium silicate glasses. Specifically, we show that sodium silicate glasses exhibit a more ordered medium-range order structure than previously suggested by MD simulations. These results pave the way toward an increased ability to accurately describe the atomic structure of glasses.
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