شبيه سازي ديناميك مولكولي تاثير اندازه، شكل بلورك ها و نقص بر پخش اكسيژن در SrTiO3

Molecular dynamics simulation of the effect of size, crystallite shape, and defect on oxygen diffusion in SrTiO3

در اين تحقيق تاثير نقص تهي جاي اكسيژن، شكل و اندازه بلورك ها بر فرايند پخش اكسيژن در استرانسيوم تيتانات با استفاده از روش ديناميك مولكولي مورد مطالعه قرار گرفته است. نانو مكعب هاي استرانسيوم تيتانات با اندازه هاي مختلف و نانوسيم ها با طول هاي مختلف و راستاي محوري [001] براي اين منظور در نظر گرفته شدند. سپس نقص اكسيژن در بازه 0 تا %5 با حذف تصادفي اتم هاي اكسيژن از شبكه صورت گرفت. تمام شبيه سازي ها درفشار اتمسفر و دماي 1000 كلوين با استفاده از پتانسيل باكينگهام + كولني انجام پذيرفت. فرايند پخش اكسيژن با تحليل نمودارهاي ميانگين مربع جابه جايي بررسي گرديد. مقادير به دست آمده براي ضريب پخش اكسيژن توافق خوبي با گزارش هاي تجربي داشت. همچنين نتايج نشان مي دهند كه در نانو مكعب هاي منفرد، ضريب پخش اكسيژن با كاهش اندازه بلورك ها افزايش مي يابد. همچنين نتايج نشان مي دهند كه در نانوسيم ها با افزايش طول، فرايند پخش اكسيژن افزايش مي يابد.

In this work, the influence of oxygen vacancy defects, crystallite shape and size on oxygen diffusion in SrTiO3 nanocubes and nanowires has been studied by molecular dynamics simulation method. The SrTiO3 nanocubes with different sizes and nanowires with different lengths and axial direction of [001], were considered for this purpose. The oxygen vacancies ranging from 0 to 5% were created by random deletion of oxygen atoms from perfect SrTiO3 structure. All of the simulations have been performed at 1000K and atmospheric pressure by using Buckingham + columbic potential. The diffusion process of oxygen atoms was investigated by analyzing the mean square displacement curves. The achieved oxygen diffusion coefficients have a good agreement with experimental reports. In addition the results show that diffusion constant of oxygen atoms in individual nanocubes are increased by decreasing the size of nanocubes. The results also show that in individual SrTiO3 nanowires, the oxygen diffusion process is increased by increasing the length of the nanowires.