Dynamik struktureller Gläser

Oligschleger, C.

Book/Report

FZJ-2018-07010

Dynamik struktureller Gläser

Oligschleger, C. (Corresponding author)FZJ*

1994
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 2968, II, 124 p. (1994)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/20289

Report No.: Juel-2968

Abstract: Ausgehend von den strukturellen Eigenschaften von Se-Molekülen, die von Hohl und Bones [461 mit Car Parinello-Rechnungen bestimmt worden sind, ist unter Berücksichtigung der kristallinen Struktur ein empirisches 3-Körper-Potential aufgestellt worden, welches das physikalische Verhalten der Se-Cluster und der Kristalle im Einklang mit den experimentellen Resultaten reproduziert. Mit diesem Potential haben wir Se-Gläser studiert, die einige 100-1000 Atome enthalten. Aus den experimentellen Ergebnissen wurde mit Hilfe des "soft potential models" die Existenz von weichen Schwingungsmoden, die auf etwa 20 Atome lokalisiert sind, abgeleitet. Durch die Simulation von Gläsern, die bis zu 1470 Teilchen umfassen, wurde dies für das Se-Glas bestätigt. Die Existenz von niederfrequenten, lokalen Moden im Se-Glas konnte durch unsere Simulationen bestätigt werden. Diese Moden koexistieren mit den Schallwellen und bestimmen das anomale Tieftemperaturverhalten der Gläser. Im Spektrum der Gläser verursachen sie den sogenannten Bosonpeak. Durch Molekular-Dynamik-Simulationen sind darüberhinaus auch Relaxationen in Se-Gläsern und metallischen Modellgläsern studiert worden, die, wie die Simulation gezeigt hat, stärker lokalisiert sind als die niederfrequenten Schwingungen. Unsere Analyse der Relaxationen hat gezeigt, daß dieselben Atome, die stark an den niederfrequent lokalisierten Schwingungen beteiligt sind, auch stark an den Relaxationen teilhaben. Der im "soft potential model" vermutete starke Zusammenhang zwischen lokalen Moden und Relaxationen konnte durch den mikroskopischen Einblick der Simulation direkt bestätigt werden. Für höhere Temperaturen, wenn höhere Frequenzen und höhere Barrieren gegen Relaxationsprozesse wichtig werden, muß der Einfluß der Wechselwirkung zwischen den Schwingungsmoden berücksichtigt werden. Es stellte sich heraus, daß mit wachsenden Temperaturen neben der Zahl der Relaxationsprozesse auch die Sprungweite in den Relaxationen und die Anzahl der beteiligten Atome deutlich ansteigt, aber selbst bei 30% der Glastemperatur sind die Relaxationen noch auf weniger als 100 Atome lokalisiert. In diesem Temperaturbereich wird die Lokalisierung der Relaxationen durch die Wechselwirkung zwischen den Moden zwar abgeschwächt, aber nicht völlig aufgehoben. Mit dieser Simulation konnten wir zeigen, daß lokale Prozesse die Dynamik der Gläser selbst bei Temperaturen von 30% der Glastemperatur dominieren.

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