Luận án Mô phỏng cấu trúc và động học của vật liệu silicát - Na/Al/Pb

. SC-cluster (Hình 
2.9c) gồm các SCP có chung nhau ít nhất một cation. Các SC-clusters có đặc điểm: 
(i) Gồm 2 phần chính, phần chỉ chứa các nguyên tử oxy và phần chỉ chứa các cation; 
(ii) Hai SC-cluster không chung nhau bất kỳ cation nào, nhưng nó có thể chung nhau 
các nguyên tử oxy. Một SC-cluster có thể chứa một hoặc nhiều hơn một SC-particles 
[186]. 
(i) Xác định tất cả các quả cầu simplex đi qua 4 nguyên tử oxy, bên trong chỉ chứa 
các cation; (ii) Xác định quả cầu lớn nhất có tâm là quả cầu simplex, trong đó miền 
giữa các mặt của các quả cầu đó chỉ chứa oxy. Khi đó quả cầu chia làm hai phần lõi 
(quả cầu simplex ban đầu) chỉ chứa cation và vỏ chỉ chứa oxy. 
 Cách xác định SC-cluster: 
 (i) Xác định một SCP bất kỳ trong mô hình và xem SCP này có chung cation 
với các SCP khác trong mô hình hay không, nếu có chung một cation thì tạo cụm 
SCC và được đánh số cụm là k1; 
 (ii) Sau đó xét đến các SCP thứ 2 nếu có chung cation thì được đánh số cụm 
là k2, nếu k2>k1 thì k2 được gán cho k1. Cứ như thế cho đến khi các SCP còn lại 
56 
không có chung cation với SCP nào nữa thì tính được một SCC, các SCC khác cũng 
được xác định tương tự. 
Hình 2.9. Mô tả các loại SC-particles (a, b) và SC-cluster (c, d). 
2.4. Động học và động học không đồng nhất 
2.4.1. Động học 
 Nghiên cứu về sự chuyển động của các nguyên tử trong các vật liệu khác nhau 
nhằm hiểu rõ các cơ chế động học như hiện tượng khuếch tán, thuyên giảm động học, 
động học không đồng nhất và hiện tượng khuếch tán dị thường, v.v 
 Trong luận án, chúng tôi khảo sát động học của Na2O.2SiO2 (NS2) và 
Na2O.4SiO2 (NS4) qua sự trao đổi của các cation Y (Na và Si) giữa các đa diện 
Voronoi. Các đa diện được ký hiệu là SN, trong đó S là số nguyên tử Si và N là số 
nguyên tử Na có trong đa diện SN, ví dụ đa diện 21, trong đó có 2 nguyên tử Si và 1 
nguyên tử Na. 
 Để xác định sự trao đổi của các cation Y (Si, Na) giữa các đa diện, chúng tôi 
thực hiện như sau: 
 (i) Tính toán số nguyên tử Y trung bình có mặt trong mỗi đa diện trong 
thời gian 150 ps, trong đó 
57 
 〈𝑛𝐴𝑌𝑃〉 =
𝑁𝑇𝑐𝑌
15
 (2.34) 
trong đó NTcY là tổng số cation Y trong các đa diện của 15 cấu hình và 
 (ii) Tính toán số nguyên tử Y đi qua vào các đa diện của 15 cấu hình 
trong khoảng thời gian tTS=150 ps, trong đó tTS là thời gian để xác định và 
 với 
 〈𝑛𝑉𝑌𝑃〉 =
𝑁𝐷𝑐𝑌
15
 (2.35) 
trong đó NDcY danh sách các cation Y có trong các đa diện của 15 cấu hình. 
 Hình 2.10 mô tả sự trao đổi của các cation Y qua bốn cấu hình liên tiếp, trong 
đó số lượng trung bình các nguyên tử Na và Si có mặt trong các đa diện cho bởi 
 = (1+1+2+1)/4 = 5/4; = (1+1+0+1)/4 = 3/4. Danh sách các nguyên 
tử Na đi qua vào các đa diện là 1, 2 và 4 và số lượng trung bình các nguyên tử Na, Si 
đã đi qua vào các đa diện là = 3/4; = 1/4. 
Hình 2.10. Đa diện bao quanh nguyên tử Oxy ký hiệu là 17 trong 4 cấu hình liên 
tiếp. 
 Như vậy, tỷ lệ / phụ thuộc vào tốc độ trao đổi của các cation Y 
giữa các đa diện và thời gian tTS. Khi tốc độ trao đổi của các cation Y lớn thì tỷ lệ 
/ dần tới 1 và tỷ lệ này tiến tới 0 khi tốc độ trao đổi nhỏ. 
 Các đa diện cũng có thể được sắp xếp theo dạng {le}, trong đó l, e là số nguyên 
tử Na đi vào và đi ra khỏi đa diện trong thời gian 10 ps và được xác định qua hai cấu 
hình liên tiếp. Như vậy, các nguyên tử l có mặt trong đa diện của cấu hình trước đó 
và không có mặt trong đa diện đó của cấu hình kế tiếp. Trong khi đó các nguyên tử e 
có mặt trong các đa diện khác của cấu hình này và di chuyển vào đa diện mà các 
nguyên tử l đã dời đi của cấu hình kế tiếp. Các quá trình được mô tả như Hình 2.11 
của đa diện {21} trong các cấu hình ở thời điểm t và t+10 ps. 
58 
Hình 2.11. Đa diện {21} bao quanh nguyên tử oxy ký hiệu là 15. Trong đó nguyên 
tử Na nguyên tử 1 đi vào đa diện và nguyên tử 2 và 3 đi ra khỏi đa diện. 
2.4.2. Động học không đồng nhất 
 Một trong những hiện tượng động học được quan tâm nhiều nhất hiện nay là 
hiện tượng động học không đồng nhất. Đây là hiện tượng tồn tại các vùng nguyên tử 
chuyển động nhanh hơn hay vùng chuyển động chậm hơn so với các vùng nguyên tử 
khác trong vật liệu. Các vùng nguyên tử nhanh hơn hay chậm hơn thay đổi theo thời 
gian. 
Hình 2.12. Mô tả khi chèn mạng lập phương tinh thể đơn giản có kích thước 20 × 
20 × 20 nút vào trong cấu trúc mạng của vật liệu. 
Trong luận án, để phân tích động học không đồng nhất, chúng tôi sử dụng một 
mạng lưới lập phương có kích thước 20 × 20 × 20 nút như Hình 2.12, chiều dài của 
mạng tinh thể bằng chiều dài của hộp mô phỏng. Cụm nút là tập hợp con các nút nằm 
cạnh nhau. Nguyên tử Y được xác định là nằm xung quanh một nút nếu khoảng cách 
59 
giữa nguyên tử Y và nút này nhỏ hơn khoảng cách giữa nó và các nút khác trong đó 
Y là O, Si hoặc Na. Đối với mỗi nút, chúng tôi tính số lượng trung bình các nguyên 
tử Na đi qua nút đó trong thời gian tTS, với tTS là thời mà dòng nguyên tử Na đi qua 
nút đó ký hiệu là , cách xác định được mô tả như Hình 2.10. 
60 
CHƯƠNG 3. CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU SILICA, ÔXÍT NHÔM - 
SILICÁT, ÔXÍT CHÌ - SILICÁT VÀ ÔXÍT NATRI – SILICÁT 
 Silica được quan tâm nghiên cứu bằng cả thực nghiệm và mô phỏng. Tuy 
nhiên, tính đa thù hình và sự biến đổi cấu trúc dưới ảnh hưởng của mật độ cần có 
những nghiên cứu chi tiết hơn. Trong chương này, cấu trúc của vật liệu silica dưới 
ảnh hưởng của mật độ bằng phân tích HPBXT, phân bố số phối trí, phân bố các đơn 
vị cấu trúc SiOx. 
 Cấu trúc mạng của silica biến đổi phức tạp khi pha các ôxít kim loại Al2O3, 
Na2O3 và PbO vào mạng Si-O. Sự biến đổi cấu trúc Si-O phụ thuộc vào hàm lượng 
ôxít kim loại, cũng như nhiệt độ và áp suất. Để làm rõ cấu trúc của vật liệu ôxít nhôm-
silicát khi nhiệt độ và áp suất thay đổi, chúng tôi thực hiện phân tích HPBXT, phân 
bố số phối trí, phân bố góc và phân bố độ dài liên kết. Đối với vật liệu ôxít chì-silicát 
cấu trúc cũng được phân tích thông qua HPBXT, phân bố số phối trí, phân bố góc và 
phân bố độ dài liên kết trong các đơn vị cấu trúc TOx và các liên kết OTy để thấy rõ 
ảnh hưởng của hàm lượng PbO khi pha vào mạng Si-O trong vật liệu silica. 
3.1. Đánh giá độ tin cậy của mô hình 
 Để đánh giá độ tin cậy của mô hình SiO2, chúng tôi thực hiện so sánh độ dài 
của các cặp nguyên tử Si-O, O-O và Si-Si ở mật độ 3.371 g/cm3 với các kết mô phỏng 
và thực nghiệm [51], [188] và [189], [190]. Các kết quả so sánh cho trên Bảng 3.1. 
Bảng 3.1. So sánh các giá trị của rij với thực nghiệm và mô phỏng của vật liệu 
SiO2. 
rij (Å) 
Luận án Mô phỏng Thực nghiệm 
ρ=3.371(g/cm3) [189] [51] [190] [191] 
rSi-O 1.64 1.62 1.62 1.61 1.61 
rO-O 2.61 2.64 2.64 2.63 2.61-2.65 
rSi-Si 3.07 3.06 3.10 3.08 3.06 
61 
Bảng 3.2. So sánh các giá trị rij và θO-T-O (T là Si và Al) của hệ Al2O3.2SiO2 lỏng ở 
nhiệt độ 2000 K và 2100 K lần lượt ở các áp suất 0 GPa và 5 GPa với kết quả mô 
phỏng và thực nghiệm. 
rij (Å), 
 θO-T-O 
(độ) 
Luận án Mô phỏng 
Thực 
nghiệm 
2000 K 
2100 K 
[101] 
2200 K-
2300 K 
[187] 
2100 K 
[188] 
2300 K 
[94] 
2300 K 
rSi-O 1.58 1.58 1.63 1.51 1.62 1.64 
rAl-O 1.68 1.64 1.64 1.70 1.74 1.77 
rAl-Al 3.14 3.16 - 3.10 - - 
rO-O 2.62 2.62 - 2.52 - - 
rSi-Si 3.14 3.14 - 3.07 - - 
rAl-Si 3.16 3.18 - 3.13 - - 
[108] 
4200 K 
θO-Si-O - 105
o - 103o 109o - 
θO-Al-O - 105o - 104o 107o - 
Bảng 3.3. So sánh các giá trị rij và θO-T-O (T là Si và Pb) của PbO.2SiO2 lỏng ở nhiệt 
độ 3000 K, áp suất 0 GPa với kết quả thực nghiệm và mô phỏng. 
rij (Å) và 
θT-O-T (độ) 
Luận 
án 
Mô phỏng Thực 
nghiệm 
[192] [128] [193] 
ρ=3000 
(kg/m3) 
[194] 
ρ=300 
(kg/m3) 
[195] 
rSi-O 
1.62 
- 
1.62 
1.64 
1.66 
1.61-1.63 
(NS) 
rPb-O 2.32 
2.30 
2.30 
2.38 
2.34 
2.40 (XRD), 
2.28 (NS), 
2.30 (ND) 
rO-O 2.64 2.64 - 2.67 2.64 - 
rSi-Si 3.22 - - 3.15 - - 
rPb-Si 3.56 - - 3.25 - - 
rPb-Pb 3.50 - - 3.09 - 3.86 (XRD) 
θO-Si-O 105o - 110o - 104o-107o - 
θO-Pb-O 60o 66o 60o-90o 60o-90o - - 
62 
 Đối với Al2O3.2SiO2, chúng tôi đã thực hiện so sánh các giá trị độ dài liên kết 
của các cặp nguyên tử và góc O-Si-O và O-Al-O của các mô hình ở 2000 K có mật 
độ 2.615 g/cm3 ở áp suất 5 GPa và ở 2100 K có mật độ 2.328 g/cm3 ở áp suất 0 GPa 
như Bảng 3.2 với các kết quả thực nghiệm trong các công trình [94] và các kết quả 
mô phỏng trong các công trình [101], [108], [187] và [188]. 
 Bảng 3.3 là kết quả so sánh các giá trị độ dài liên kết của các cặp nguyên tử và 
các góc O-Si-O và góc O-Pb-O ở hàm lượng PbO là 0.33 mol. Các kết quả cho thấy 
các giá trị tính toán của luận án phù hợp tốt với các giá trị mô phỏng và thực nghiệm. 
Điều này chỉ ra rằng mô hình đã xây dựng là đáng tin cậy. Trên cơ sở của các kết quả 
so sánh, chúng tôi sẽ khảo sát ảnh hưởng của áp suất đến sự phân bố không đồng nhất 
của các nguyên tử trong mô hình qua phân tích simplex và shell-core. Các nội dung 
này sẽ được trình bày chi tiết trong Chương 4. 
 Để đánh giá độ tin cậy của mô hình NS2 và NS4, chúng tôi đã so sánh HPBXT 
và thừa số cấu trúc với các kết quả nghiên cứu thực nghiệm của tác giả Saito và cộng 
sự [137] của vật liệu NS3 và NS5 ở nhiệt độ 1173 K. Các kết quả so sánh về HPBXT 
trên Hình 3.1. Chúng ta có thể thấy rằng, độ cao đỉnh của HPBXT được tính toán 
trong luận án cao hơn so với độ cao đỉnh của HPBXT của NS3 và NS5 trong thực 
nghiệm. Điều này có thể liên quan đến sự khác nhau về thành phần hóa học của mô 
hình. Dạng đồ thị của hàm thừa số cấu trúc S(q) được tính toán trong luận án, vị trí 
và độ cao các đỉnh phù hợp tốt với các số liệu thực nghiệm mô tả trên Hình 3.2. 
Hình 3.1. Hàm phân bố xuyên tâm của NS2 và NS4 nóng chảy tính toán trong luận 
án và thực nghiệm [137] 
63 
Hình 3.2. Thừa số cấu trúc của NS2 và NS4 nóng chảy được tính toán trong luận án 
và thực nghiệm [137]. 
 Dựa trên kết quả so sánh HPBXT và thừa số cấu trúc của NS2 và NS4 ở nhiệt 
độ 1873 K phù hợp với các số liệu thực nghiệm, chúng tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu động 
học và động học không đồng nhất của hai vật liệu này thông qua phân tích sự trao đổi 
của các nguyên tử giữa các đa diện xung quanh nguyên tử O. Nội dung này sẽ được 
trình bày chi tiết trong Chương 5. 
3.2. Cấu trúc của vật liệu silica (SiO2) 
 Bảng 3.4 là ba mô hình M1, M2, M3 ở ba mật độ khác nhau 3.317, 3.582 và 
3.994 g/cm3. Các mật độ được chọn đảm bảo rằng trong mô hình M1 hầu hết các đơn 
vị phối trí là SiO4 và SiO5, trong mô hình M2 hầu hết là đơn vị cấu trúc SiO5 và một 
lượng đáng kể các đơn vị cấu trúc SiO4 và SiO6 và trong mô hình M3 hầu hết là các 
đơn vị SiO5 và SiO6. 
Bảng 3.4. SiO2 vô định hình ở mật độ 3.317, 3.582 và 3.994 g/cm3 ở nhiệt độ 500K. 
Mô hình M1 M2 M3 
Mật độ (g/cm3) 3.317 3.582 3.994 
 Hình 3.3 cho thấy sự phân bố số phối trí là hàm của mật độ. Ở mật độ 3.317 
g/cm3, tỷ lệ của các đơn vị SiO4, SiO5 và SiO6 tương ứng là 47, 43 và 10%. Ở mật độ 
3.852 g/cm3, tỷ lệ của các đơn vị SiO4, SiO5 và SiO6 tương ứng là 29, 52 và 19%. 
Điều này cho thấy rằng khi mật độ mô hình tăng từ 3.317 đến 3.582 g/cm3, đơn vị 
64 
cấu trúc SiO4 có xu hướng chuyển thành đơn vị cấu trúc SiO5 và đơn vị cấu trúc SiO5 
chuyển thành SiO6. Ở mật cao 3.994 g/cm3, tỷ lệ của các đơn vị SiO4, SiO5 và SiO6 
tương ứng là 8, 47 và 45%. Ở mật độ cao hầu hết là các đơn vị cấu trúc SiOx là SiO5 
và SiO6. Điều này có nghĩa là đơn vị cấu trúc SiO4 ổn định ở mật độ thấp. Ngược lại, 
các đơn vị SiO5 và SiO6 ổn định ở mật độ cao. Khi mật độ tăng, đơn vị SiO4 có xu 
hướng chuyển thành SiO5 và SiO6. Để làm rõ sự phân bố không gian của các đơn vị 
cấu trúc SiOx cũng như sự liên kết giữa các đơn vị cấu trúc với nhau, chúng tôi thực 
hiện khảo sát sự phân bố kích thước của các cụm SiOx. 
Hình 3.3. Sự phân bố số phối trí trong các đơn vị TOx như là hàm của mật độ. 
 Bảng 3.5 cho thấy phân bố kích thước của các cụm SiOx. Có thể thấy rằng ở 
mật độ 3.317 g/cm3. Các đơn vị phối trí SiO5 hình thành ba cụm với kích thước tương 
ứng 20, 22 và 2782 nguyên tử. Đơn vị phối trí SiO4 hình thành cụm có kích thước lớn 
khoảng 2549 nguyên tử và rất nhiều các cụm nhỏ hơn với kích thước từ 5 đến 77 
nguyên tử. Các cụm với kích thước 5 nguyên tử là các đơn vị phối trí SiO4 cô lập. 
Cụm với kích thước 9 nguyên tử là cụm chứa hai đơn vị phối trí liên kết với nhau qua 
nguyên tử oxy cầu nối (BO). Tương tự, các cụm với kích thước từ 13 đến 77 nguyên 
tử nó bao gồm vài cho đến vài chục đơn vị phối trí SiO4 liên kết với nhau qua nguyên 
tử oxy cầu BO. Đơn vị phối trí SiO6 hình thành các cụm có kích thước nhỏ từ 7 đến 
72 nguyên tử. Các cụm với kích thước 7 nguyên tử là các đơn vị SiO6 độc lập. Các 
cụm của SiO6 khác có kích thước lớn hơn và chứa từ vài đến vài chục nguyên đơn vị 
phối trí SiO6. 
65 
Bảng 3.5. Phân bố kích thước của các cụm SiOx; Ncl là số cụm, Na là số nguyên tử 
trong cụm. 
66 
 Với mô hình ở mật độ 3.582 g/cm3, các đơn vị phối trí SiO5 hình thành các 
cụm rất lớn với kích thước 3549 nguyên tử và ba cụm rất nhỏ với kích thước từ 6 đến 
21 nguyên tử. Các đơn vị phối trí SiO4 hình thành các cụm nhỏ với kích thước từ 5 
đến 141 nguyên tử. Tương tự, các đơn vị phối trí SiO6 cũng hình thành các cụm nhỏ 
với kích thước từ 7 đến 252 nguyên tử. 
 Đối với mô hình ở mật độ 3.994 g/cm3, các đơn vị phối trí SiO5 hình thành các 
cụm rất lớn với kích thước 3413 nguyên tử, bên cạnh đó còn có tám cụm có kích 
thước 6 nguyên tử và một cụm có kích thước 10 nguyên tử. Tương tự các đơn vị phối 
trí SiO6 cũng hình các cụm rất lớn với kích thước 3287 nguyên tử, có ba cụm nhỏ có 
kích thước 7 nguyên tử là những đơn vị SiO6 độc lập và hai cụm nhỏ có kích thước 
13 nguyên tử là cụm mà có hai đơn vị SiO6 liên kết với nhau qua BO. Trong khi đó, 
các đơn vị phối trí SiO4 hình thành các cụm rất nhỏ với kích thước từ 5 đến 21 nguyên 
tử. 
 Từ những phân tích trên, cho thấy cấu trúc của silica vô định hình được hình 
thành từ các đơn vị cấu trúc SiO4, SiO5 và SiO6. Các đơn vị cấu trúc cơ bản này phân 
bố không đồng nhất trong mô hình, có xu hướng hình thành các cụm SiO4, SiO5 và 
SiO6. Hay nói cách khác, cấu trúc của silica vô định hình bào gồm các pha SiO4, SiO5 
và SiO6. Ở mật độ 3.317 g/cm3 cấu trúc của silica vô định hình bao gồm chủ yếu hai 
pha SiO4 và SiO5 và một pha phân tán SiO6 pha này hình thành các cụm với kích 
thước nhỏ và phân tán trong mô hình. Ở mật độ 3.582 g/cm3, cấu trúc của silica vô 
định hình chủ yếu là pha SiO5 và hai pha phân tán là SiO4 và SiO6. Ở mật độ 3.994 
g/cm3, cấu trúc của silica vô định hình bao gồm chủ yếu hai pha SiO5 và SiO6, và một 
pha phân tán SiO4. 
Hình 3.4. Phân bố của các miền SiO4-, SiO5- và SiO6- tương ứng trong vật liệu SiO2 
thủy tinh ở các mật độ 3.317, 3.584 và 3.993 g/cm3 (SiO4 màu xanh, SiO5 màu đen 
và SiO6 màu đỏ) 
67 
 Hình 3.4 cho thấy hình ảnh trong không gian 3D của sự phân bố của các pha 
SiOx hay các miền SiOx. Sự phân chia pha và sự hình thành các cấu trúc khác nhau 
(đa thù hình) đã được khảo sát trong các nghiên cứu trước đó [85, 86, 196]. Tuy nhiên, 
trong các nghiên cứu này không tính toán đến phân bố kích thước của các cụm. Theo 
quan điểm cấu trúc hạt, chúng tôi xem mỗi cụm SiOx là các hạt đơn tinh thể trong vật 
liệu đa tinh thể. Vì vậy, cấu trúc của vật liệu silica vô định hình được hình thành từ 
các hạt SiO4, SiO5 và SiO6. Điều này cho thấy rằng cấu trúc của silica VĐH có tính 
đa thù hình. Các cụm nhỏ được xác định nằm ở biên giữa các hạt. Trong luận án, 
chúng tôi tập trung làm rõ trật tự cấu trúc địa phương và cấu trúc tầm trung của các 
pha SiOx cũng như mối liên quan giữa các đặc trưng cấu trúc và mật độ mô hình. 
Hình 3.5. Hàm phân bố xuyên tâm của các cặp nguyên tử Si-O, O-O và Si-Si trong 
pha SiO4 ở các mật độ khác nhau. 
 Hình 3.5 cho thấy hàm phân bố xuyên tâm (HPBXT) của các cặp nguyên tử 
Si-O, O-O và Si-Si trong pha SiO4. Có thể thấy rằng vị trí của đỉnh đầu tiên của các 
cặp nguyên tử trong HPBXT hầu như không phụ thuộc vào áp suất. Điều này cho 
68 
thấy rằng, độ dài liên kết giữa các nguyên tử Si-O, O-O và Si-Si không phụ thuộc vào 
mật độ (áp suất). Có nghĩa là topology của các đơn vị cấu trúc SiO4 không phụ thuộc 
vào áp suất. Các kết quả này đã được tìm thấy trong các nghiên cứu trước đó khi góc 
O-Si-O và độ dài liên kết Si-O không đổi khi áp suất tăng [196, 197]. 
Hình 3.6. Hàm phân bố xuyên tâm của các cặp nguyên tử Si-O, O-O và Si-Si trong 
pha SiO5 ở các mật độ khác nhau. 
 Hình 3.6 cho thấy hàm phân bố xuyên tâm của các cặp nguyên tử Si-O, O-O 
và Si-Si trong pha SiO5. Trong đó, hàm phân bố chuyên tâm của cặp nguyên tử Si-O 
gần như không phụ thuộc vào mật độ, hàm phân bố xuyên tâm của cặp O-O phụ thuộc 
ít vào mật độ. Trong khi đó, HPBXT của cặp Si-Si phụ thuộc mạnh vào mật độ, chúng 
ta có thể thấy rằng đỉnh đầu tiên của HPBXT của cặp Si-Si tách thành hai đỉnh rõ rệt 
ở mật độ cao 3.994 g/cm3. Các kết quả khảo sát trước đây đã chỉ ra rằng topology của 
đơn vị cấu trúc SiO5 không chịu ảnh hưởng của mật độ, trong khi đó sự kết nối giữa 
các đơn vị cấu trúc SiO5 phụ thuộc mạnh vào mật độ. Điều này có thể giải thích như 
69 
sau: Đơn vị cấu trúc SiO5 có thể liên kết với nhau bởi một nguyên tử O cấu nối (BO) 
gọi là liên kết chung đỉnh, các đơn vị SiO5 liên kết với nhau qua hai nguyên tử oxy 
cầu gọi là liên kết chung cạnh và ba nguyên tử oxy cầu nối gọi là liên kết chung mặt. 
Trong luận án, chúng tôi đã tính toán số các liên kết chung đỉnh Nc, số liên kết chung 
cạnh Ne và số liên kết chung mặt Nf có thể thấy trong Bảng 3.4 độ dài liên kết giữa 
Si-Si được tính toán với các giá trị tương ứng trong liên kết chung đỉnh 3.15-2.20 Å, 
liên kết chung cạnh 2.76-2.78 Å và liên kết chung mặt 2.55-2.57 Å. 
 Bảng 3.6 mô tả các đặc trưng của liên kết chung đỉnh, chung cạnh và chung 
mặt ở các mật độ khác nhau, trong đó Nc, Ne và Nf tương ứng là số lượng các liên kết 
chung đỉnh, liên kết chung cạnh và liên kết chung mặt; Dc, De và Df tương ứng là độ 
dài trung bình của liên kết chung đỉnh, liên kết chung cạnh và liên kết chung mặt. Kết 
quả cho thấy, số lượng các liên kết chung đỉnh, chung cạnh và chung mặt tăng mạnh 
khi mật độ tăng, cụ thể Nc tăng 736 liên kết, Ne tăng 892 liên kết và Nf tăng 134 liên 
kết. Vì số lượng các liên kết cạnh và mặt nhỏ, hàm phân bố xuyên tâm có một đỉnh 
có vị trí 2.70 -2.80 Å ngoài đỉnh chính nằm ở vị trí 3.15-3.20 Å. Như vậy số lượng 
các liên kết cạnh, liên kết mặt tăng, đỉnh đầu tiên trong hàm phân bố xuyên tâm của 
cặp nguyên tử Si-Si tách thành hai đỉnh nhỏ. 
Bảng 3.6. Phân bố số lượng và độ dài của các liên kết chung đỉnh, chung cạnh và 
chung mặt của SiO2. 
Mật độ (g/cm3) Nc Ne Nf Dc (Å) De (Å) Df (Å) 
3.317 4156 772 47 3.1527 2.7749 2.5728 
3.582 4405 1179 114 3.1733 2.7746 2.5595 
3.994 4892 1664 181 3.2007 2.7584 2.5536 
 Một cách tương tự, Hình 3.7 cho thấy hàm phân bố xuyên tâm của các cặp 
nguyên tử Si-O, O-O và Si-Si trong pha SiO6. Có thể thấy rằng độ dài liên kết trung 
bình của các cặp nguyên tử Si-O, O-O và Si-Si gần như không thay đổi với mật độ. 
Các nghiên cứu trước đó cho thấy góc O-Si-O trong đơn vị SiO6 không phụ thuộc 
vào áp suất. Điều này có nghĩa là topology của các đơn vị SiO6 ở các mật độ khác 
nhau là giống nhau. Đỉnh thứ nhất của HPBXT của cặp Si-Si bị tách thành hai đỉnh 
có vị trí tại 2.76-2.78 Å và 3.15-3.20 Å. Những vị trí này tương ứng với các độ dài 
70 
liên kết chung đỉnh và chung cạnh. Điều này cũng dễ hiểu vì số lượng các liên kết 
chung mặt nhỏ hơn so với các liên kết chung đỉnh và chung cạnh. Bên cạnh đó, độ 
dài liên kết chung mặt 2.55-2.57 Å rất gần với độ dài liên kết chung cạnh 2.76-2.78 
Å. Hai đỉnh tương ứng với liên kết chung cạnh và chung mặt đã sát nhập thành một 
đỉnh ở vị trí 2.76-2.80 Å. 
Hình 3.7. Hàm phân bố xuyên tâm của các cặp nguyên tử Si-O, O-O và Si-Si trong 
pha SiO6 ở 3.582 và 3.994 g/cm3. 
3.3. Cấu trúc của vật liệu nhôm-silicát 
3.3.1. Cấu trúc của vật liệu nhôm-silicát dưới ảnh hưởng của áp suất 
 Bảng 3.7 và Hình 3.8 chỉ ra rằng khi áp suất tăng, nhìn chung độ dài liên kết 
giữa