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发现不规则玻璃结构中潜在的规则

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摘   要:研究小组着眼于仅由硅和氧元素组成的二氧化硅玻璃网络的内在环状结构,开发出了“真圆度”和“粗度”的新指标对其进行量化分析,全面分析了玻璃及晶体中所含环状的典型特征。

关键词:二氧化硅玻璃、环状结构、真圆度、粗度、量化分析

 

日本东北大学和早稻田大学着眼于仅由硅和氧元素组成的二氧化硅玻璃(石英玻璃)网络的内在环状结构,开发出了“真圆度”和“粗度”这样的新指标,成功地将环状结构进行三维定量化。

 

玻璃是现在日常生活中不可缺少的基础材料,如窗玻璃和显示器等,然而由于其原子排列乍一看无序且复杂,很难理解和控制其结构,在合理的功能材料设计上还留有很多课题。

研究小组对材料中化学键网络的内在环状结构的规则性进行了三维定量评价。此次研究通过新定义的真圆度和粗度等指标,实现了对环状结构的定量评价法。

将该技术应用于窗玻璃等使用的二氧化硅(SiO2)玻璃以及含有SiO2成分的多种晶体的结构分析,全面分析了玻璃及晶体中所含环状的典型特征。

二氧化硅中存在着其他化学组成材料中没有的多样化晶体结构,通过此次的分析,发现玻璃中存在数种类似二氧化硅晶体的结构,同时还存在许多具有玻璃特有形状的环状结构。

 

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图1. 环状结构的形状指标:(a)形状指标的计算步骤、(b

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