利用准弹性中子散射与分子动力学模拟研究非晶 Na2Si2O5 中 Na 离子的动力学
材料科学
2020-04-15 v1
摘要
我们研究了非晶 Na2Si2O5（一种潜在的钠电池固体电解质材料）中 Na 离子的动力学。我们在 300 至 748 K 范围内对非晶 Na2Si2O5 采用了准弹性中子散射(QENS)技术，以理解 Na 原子动力学的扩散路径与弛豫时间尺度。利用第一性原理与经典分子动力学模拟(MD)对 QENS 数据进行了微观分析，以理解非晶相中的 Na 离子扩散。我们的实验研究表明，传统模型（如 Hall 与 Ross (H-R) 模型）能较好地描述非晶相中的扩散，给出约 3 {\AA} 的平均跳跃长度和约 9.1 皮秒的停留时间。我们的 MD 模拟表明，Na+ 离子的扩散发生在 Na2Si2O5 的非晶相中，而在正交晶相中即便直至 1100 K 也未观察到该现象。MD 模拟揭示，在非晶相中，由于硅多面体单元的不同取向，为 Na+ 扩散打开了可及路径。这些路径在 Na2Si2O5 的晶相中因硅多面体单元的刚性空间排布而不可得。
引用
@article{arxiv.1909.07124,
title = {Dynamics of Na Ion in the Amorphous Na2Si2O5 Using Quasielastic Neutron Scattering and Molecular Dynamics Simulations},
author = {Mayanak K. Gupta and Sanjay K. Mishra and Ranjan Mittal and Baltej Singh and Prabhatasree Goel and Sanghamitra Mukhopadhyay and Rakesh Shukla and Srungarpu N. Achary and Avesh K. Tyagi and Samrath L. Chaplot},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.07124},
year = {2020}
}
备注
24 Pages, 12 figures