Автор: Леоненко Егор Викторович
Название работы: Атомистическое моделирование свойств, локальной структуры и энергетики собственных дефектов и примесей в кристаллах со структурными типами галита и перовскита
|
Присвоенная ученая степень: кандидат геолого-минералогических наук
Специальность: 25.00.05 - минералогия, кристаллография
Классификационный индекс:
Ведущая организация: Институт минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов, ФГУП
Руководитель:
профессор, академик РАН доктор химических наук Урусов Вадим Сергеевич ;
Оппонент:
профессор, кафедра физики полупроводников физического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, профессор доктор физико-математических наук Лебедев Александр Иванович;
старший научный сотрудник, кафедра минералогии геологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова кандидат геолого-минералогических наук Вигасина Марина Федоровна;
Место защиты: ауд. 415, геологический ф-т МГУ
Дата защиты: 2012-04-13 14:30
Издательство: Москва
Количество страниц: 150
Язык: русский
Содержание работы:
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Введение
Глава 1
Глава 2
Глава 3
Глава 4
Глава 5
Основные результаты и выводы
Основные результаты диссертации изложены в работах...
|
Реферат:
Важной задачей в современной кристаллохимии является изучение дефектов кристаллов и твердых растворов, как для логических задач, так и для материаловедения. Так как экспериментальное
изучение дефектов и твердых растворов является трудоемкой, а часто невозможной задачей, большую роль в этой области играет компьютерное моделирование.
Компьютерное моделирование дефектов позволяет оценить вероятность возникновения того или иного дефекта, рассчитать свойства, которые появляются в кристалле благодаря
его наличию. Моделирование твердых растворов позволяет рассчитать их физические и термодинамические свойства, их структурные особенности.
Данная работа состоит из двух частей. В первой описаны результаты моделирования собственных и примесных точечных дефектов в щелочных галогенидах со структурой
галита NaCl. Во второй части работы описаны результаты моделирования собственных и примесных дефектов в ряде перовскитов. В работе получены данные, подтверждающие многие
экспериментальные факты и расширяющие теоретические представления, что с учетом вышесказанного является весьма актуальным.
Цели диссертационной работы
1. Моделирование собственных и примесных точечных дефектов в кристаллах щелочных галогенидов MCl (M=Li, Na, K, Rb).
2. Моделирование свойств смешения и локальной структуры твердых растворов LixNa1-xCl, NaxK1-xCl и KxRb1-xCl.
3. Моделирование свойств, собственных и примесных точечных дефектов в кристаллах некоторых перовскитов ABO3 (A=Ca; B=Zr, Ti, Sn).
Научная новизна работы
Впервые проведен расчет отклонений от аддитивности модуля упругости K и модуля сдвига , энтропии смешения S твердых растворов LixNa1-xCl, NaxK1-xCl
и KxRb1-xCl. Теоретически изучена локальная структура твердых растворов Li0.5Na0.5Cl, Na0.5K0.5Cl и K0.5Rb0.5Cl. Впервые проведено моделирование свойств и точечных дефектов
CaSnO3. Проведен расчет энергий растворения примесных ионов в CaTiO3, CaSnO3, CaZrO3 при различных способах компенсации избыточного заряда.
Практическая ценность выполненной работы
Полученные значения энергии связи дефектов кластеров в щелочных галогенидах могут быть полезны в области изучения процессов, сопутствующих образованию дефектов в кристаллах.
Результаты моделирования свойств смешения и локальной структуры твердых растворов щелочных галогенидов расширяют представления о физике твердых растворов замещения.
Полученные в ходе моделирования значения упругих и термодинамических свойств кристаллов перовскитов ABO3 (A=Ca; B=Zr, Ti, Sn) и энергий растворения примесей в них могут быть
полезны при изучении практической применимости данных кристаллов.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту
1. Моделирование изолированных собственных и примесных дефектов и их кластеров в LiCl, NaCl, KCl и RbCl. Расчеты энергии связи дефектов в кластерах, уточняющие значения
энергий растворения примесей в этих кристаллах.
2. Расчеты структурных, упругих и термодинамических свойств смешения твердых растворов LixNa1-xCl, NaxK1-xCl и KxRb1-xCl. Сравнение этих расчетов с экспериментальными
данными и с предсказаниями феноменологической теории твердых растворов.
3. Теоретическое изучение локальной структуры эквимолярных твердых растворов Na0.5K0.5Cl, K0.5Rb0.5Cl, Li0.5Na0.5Cl, которое существенно уточняет и дополняет представления
феноменологической теории твердых растворов.
4. Атомистическое моделирование структурных, упругих и термодинамических свойств ромбических перовскитов CaZrO3, CaTiO3 и CaSnO3 основных компонентов минерала лакаргиита.
Оценки энтальпий образования непрерывных твердых растворов CaZrO3-CaTiO3, CaZrO3-CaSnO3, CaTiO3-CaSnO3. Представлены расчеты энергии образования собственных точечных дефектов
и энергии растворения примесных 2-х, 3-х и 4-х валентных катионов, а также их ассоциатов во всех трех матрицах. Дается их предварительный анализ на основе кристаллохимической
модели твердых растворов.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на следующих конференциях всероссийского и международного уровня: 4-ая Национальная кристаллохимическая конференция (Черноголовка, 2006); Международная
конференция Спектроскопия и кристаллохимия минералов (Екатеринбург, 2007); Международное совещание Кристаллохимия и рентгенография минералов (Миасс, 2007); V Национальная
кристаллохимическая конференция (Казань, 2009); Всероссийская молодежная научная конференция. Минералы: строение, свойства, методы исследования, Миасс, 2010; Международный
семинар "From atomistic calculations to thermodynamic modeling, Франкфурт-на-Майне, 2010; XXX Научные чтения им. Н.В. Белова, Нижний Новгород, 2011.
Публикации и личный вклад автора
По материалам диссертации опубликовано 17 печатных работ, из них 3 статьи в ведущих российских и зарубежных журналах, 14 тезисов докладов на конференциях.
Автором выполнены все расчеты, результаты которых вынесены на защиту и перечисленных в разделе Научная новизна работы.
Часть работы была выполнена при финансовой поддержке следующих грантов: грант ведущих научных школ РФ 8091.2006.5, инициативные проекты РФФИ 05-05-64721а и 09-05-00403а.
Автор выражает особую благодарность научному руководителю академику РАН, доктору д.х.н., проф. В.С. Урусову.
Автор выражает благодарность д.х.н. доц. Н.Н. Еремину, к.х.н. Т.Г. Петровой за помощь в проведении расчетов. Автор благодарит к.ф.-м.н. Гречановского А.Е. (Институт геохимии,
минералогии и рудообразования им. Н.П. Семененко НАН Украины) и коллектив кафедры кристаллографии и кристаллохимии геологического факультета МГУ за ценное обсуждение результатов
данной диссертационной работы.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка литературы, изложенных на 150 страницах. Диссертация содержит 31 рисунок, 21 таблицу и список
литературы из 130 наименований.
|
Библиография:
1. Урусов В.С., Петрова Т.Г., Еремин Н. Н., Леоненко Е.В. Компьютерное моделирование локальной структуры, свойств и стабильности твердого раствора галит NaCl - сильвин KCl // Вестник Московского университета, Сер. 4. 2007. 2 C. 58-63. 2. Урусов В.С., Леоненко Е.В. Локальная структура твердого раствора галит-сильвин по данным компьютерного моделирования // Кристаллография, 2008. Т. 53. 5. С. 796-801. 3. Urusov V.S., Leonenko E.V. Atomistic computer simulation of ABO3 (A=Ca; B=Zr, Ti, Sn) perovskites: crystal structure, intrinsic point defects and dopant formation // Mineralogical Journal (Ukraine). 2012. Т. 34. 1. С. 3-11. Тезисы докладов на научных конференциях всероссийского и международного уровня 4. Урусов В.С., Петрова Т.Г., Еремин Н.Н., Леоненко Е.В. Критерии выбора межатомных потенциалов // Сборник тезисов IV Национальной кристаллохимической конференции. Черноголовка. 2006. С. 203. 5. Урусов В.С., Петрова Т.Г., Еремин Н.Н., Леоненко Е.В. Компьютерное моделирование локальной структуры, свойств и стабильности твердого раствора галит NaCl - сильвин KCl // Сборник тезисов Международной конференции Спектроскопия и кристаллохимия минералов. Екатеринбург. 2007. С. 40-41. 6. Леоненко Е.В. Корреляция локальной структуры твердого раствора NaCl-KCl с его электростатическими полями по данным компьютерного моделирования // Сборник тезисов XVI Международного совещания по кристаллохимии и рентгенографии минералов. Миасс. 2007. С.72-73. 7. Leonenko E.V., Urusov V.S., Eremin N.N. Computer modelling of local structure, properties and stability of NaCl-KCl solid solution // Abstracts of the XXI IUCr Congress, Osaka. 2008. P. 03.06.25. 8. Леоненко Е.В., Урусов В.С., Еремин Н.Н. Компьютерное моделирование локальной структуры и свойств бинарных твердых растворов // Сборник тезисов IV Всероссийской конференции Математические исследования в кристаллографии, минералогии и петрографии. Апатиты. 2008. C. 33-37. 9. Леоненко Е.В., Урусов В.С., Еремин Н.Н. Компьютерное моделирование примесных и точечных дефектов в лакаргиите // Сборник тезисов V Национальной кристаллохимической конференции. Казань. 2009. С. 138. 10. Леоненко Е.В., Урусов В.С., Еремин Н.Н. Компьютерное моделирование примесных и точечных дефектов в лакаргиите // Сборник Тезисов Всероссийской молодежной научной конференции Минералы: строение, свойства, методы исследования. Миасс. 2010. С. 231. 11. Leonenko E.V., Urusov V.S., Eremin N.N. Thermodynamics of mixing in lakargiite solid solution from atomistic model calculations // Сборник тезисов международного семинара From atomistic calculations to thermodynamic modeling, Frankfurt-am-Main, 2010. 12. Leonenko E.V., Urusov V.S. Atomistic computer simulation of CaXO3 (X=Zt,Ti,Sn) perovskites: crystal structure, some properties and point defect formation // Сборник тезисов международной конференции International conference on Solid State Ionics-18, Варшава, 2011. 13. Леоненко Е.В. Атомистическое компьютерное моделирование свойств и точечных дефектов перовскитов CaXO3 (X=Zr, Ti, Sn) // Сборник тезисов международной конференции Crystal Chemistry, XRD&Spectroscopy. St. Petersburg. 2011. С. 49-50. 14. Леоненко Е.В., Урусов В.С. Атомистическое моделирование собственных и примесных точечных дефектов в NaCl и KCl // Сборник тезисов XXX Научных чтений им. Н.В. Белова. 2011. С. 135-136. Тезисы докладов на научных конференциях студентов и молодых ученых 15. Леоненко Е.В., Урусов В.С., Петрова Т.Г., Еремин Н.Н. Компьютерное моделирование структуры и свойств твердого раствора галит NaCl сильвин KCl // Сборник тезисов конференции Ломоносов 2006. Москва. 2006. С. 74-75. 16. Леоненко Е.В. Свойства смешения, локальная структура и электростатические поля в твердом растворе NaCl-KCl по данным компьютерного моделирования // Сборник тезисов конференции Ломоносов-2007. Москва. 2007. 17. Урусов В.С., Петрова Т.Г. Еремин Н.Н., Леоненко Е.В. Связь электростатических полей с локальной структурой бинарного твердого раствора по данным компьютерного моделирования // Тезисы конференции Ломоносовские чтения - 2007. Москва. 2007. Электронная версия - http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1178466&uri=urusov.html
|
|
