上海光機所在分子動力學(xué)模擬光致熱折變玻璃結(jié)構(gòu)/性質(zhì)方面獲進展

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)實驗室研究員胡麗麗團隊在分子動力學(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)表在《國際陶瓷》（Ceramics International）上。

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，被廣泛應(yīng)用于各類光學(xué)器件中。然而，由于光致熱折變（PTR）玻璃組成多、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。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。

本研究開發(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，該工作還模擬了熱處理時PTR玻璃中富氟-溴區(qū)域的生長過程，發(fā)現(xiàn)了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，導(dǎo)致氟-溴團簇尺寸的增大，促進玻璃折射率改變。

[attachment=120041]
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。青色、紫色、黃色、粉色分別代表氟、溴、硅、鋁元素。
[attachment=120040]
圖2. 模擬PTR玻璃熱處理時氟-溴團簇的融合過程。青色，紫色，黃色，藍(lán)色，紅色分別代表氟、溴、硅、鈉、氧元素。