玻璃转变时的玻璃特定热容量的第一性原理研究：以甘油为案例研究
摘要：确定玻璃转变温度(Tg)的标准方法是通过比热的跃变进行测定。尽管如此，关于该跃变的标准理论还不完善。困难包括对液体比热的适当处理、滞后效应以及时间尺度问题。本文的第一部分提供了一种非经验的玻璃比热计算方法。该方法基于密度泛函理论(DFT)和热力学方法的分子动力学(MD)模拟。基于DFT的总能量方法使我们能够计算固体或液体的比热，而不受限制。玻璃转变状态涉及复杂的能量耗散过程，通过绝热MD模拟得以解决。滞后效应和时间尺度问题通过仅限于平衡态下的计算范围得以缓解。本文的第二部分描述了将该理论应用于甘油的比热跃变(Delta Cp)，以展示方法的有效性。尽管受到超胞尺寸较小的严重限制，但得到了一个合理的比热跃变值。通过将Delta Cp分解为结构能、声子和热膨胀部分的贡献，我们对Delta Cp有了一个合理的解释：Delta Cp的主要贡献来自结构能的变化。由此得到了一个关于玻璃转变的清晰能量图。这项研究的一个结果是验证了脆性和比热跃变之间的经验关系。这两个能量通过比值k=Tg/ Delta T进行缩放，其中Delta T是转变的宽度，通过这种方式两个量相互关联。这对于整理经验上发现的各种关系是有用的。
作者：Koun Shirai, Kota Watanabe, and Hiroyoshi Momida
论文ID：2202.03650
分类：Disordered Systems and Neural Networks
分类简称：cond-mat.dis-nn
提交时间：2022-07-27