¿Transición de fase de FCC a BCC en potenciales de NaCl, Buckingham o Lennard-Jones?

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La transformación de estructuras B1 (cúbicas centradas en las caras (FCC)) a B2 (cúbicas centradas en el cuerpo [tipo cúbicas centradas en el cuerpo (BCC)] es una de las transiciones de fase de alta presión mejor documentadas que se producen en los haluros alcalinos (por ejemplo, consulte aquí ).

Estoy estudiando transiciones de fase como parte de un doctorado en aplicaciones informáticas de alto rendimiento en biología/física/ingeniería. Actualmente, me gustaría abordar varias preguntas mediante la implementación de simulaciones de dinámica molecular.

Consideremos que tenemos un cristal FCC NaCl de unos 200 átomos, con parámetros de potencial Buckingham :

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Preguntas

  1. Si variamos las condiciones (temperatura/presión), de modo que se produzca una transición de fase FCC-BCC, ¿cómo sabríamos que se formó la red BCC?
  2. ¿Cómo sabríamos que los potenciales de Buckingham modelan efectivamente las interacciones interiónicas?
  3. ¿Qué esperaríamos si en su lugar se usaran los potenciales de Lennard-Jones para modelar las interacciones?
  4. ¿Qué condiciones se requieren para la transición de fase (FCC-a-BCC)? (por ejemplo, temperatura/presión)
Creo que su descripción de las estructuras B1 y B2 no es la mejor manera de describirlas. Está llamando a B1 una estructura fcc, pero en realidad es algo llamado estructura NaCl. Se puede visualizar como dos subredes fcc que se interpenetran, una formada por átomos de Na y la otra por átomos de Cl. La estructura B2 en realidad se llama estructura CsCl, y se puede visualizar como dos redes cúbicas simples que se interpenetran, una hecha de átomos de Cs y la otra hecha de átomos de Cl. SI uno supusiera que los átomos de Cs y Cl son iguales, entonces tendría una estructura bcc.

Respuestas (1)

  1. Si variamos las condiciones (temperatura/presión), de modo que se produzca una transición de fase FCC-BCC, ¿cómo sabríamos que se formó la red BCC?

En este documento, Zhang & Chen utilizaron pares de potenciales de Möbius para modelar las transiciones de fase de NaCl en una simulación MD, por lo que no estoy seguro de cuán relevante es para su pregunta, pero utilizan varios indicadores de la transición FCC-BCC. Específicamente, en respuesta a la alta presión externa, observan cambios abruptos Cambios en:

  • Longitudes de celda y ángulos de celda
  • Energía de Coulomb ( constante de Madelung )
  • Distancia del primer vecino más cercano de los átomos (busque 'Función de distribución radial')

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  1. ¿Qué esperaríamos si en su lugar se usaran los potenciales de Lennard-Jones para modelar las interacciones?

Los potenciales de Buckingham son una versión simplificada de los potenciales de Lennard-Jones. En términos de física, todo lo que puedo decir es que puede haber atracciones altas "no físicas" si dos iones están demasiado cerca uno del otro.

Sin embargo, en términos de su proyecto de doctorado, puede ser mejor usar los potenciales de Buckingham debido a que el cálculo es más económico.

  1. ¿Qué condiciones se requieren para la transición de fase (FCC-a-BCC)? (por ejemplo, temperatura/presión)

En el mismo documento, las condiciones para la transición de fase de FCC a BCC fueron:

  • 30 GPa (presión)

  • 600 K (temperatura)

  • 256 iones Na+, 256 iones Cl-

¿Transición de fase de FCC a BCC en potenciales de NaCl, Buckingham o Lennard-Jones?
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