揭示二氧化硅玻璃密度异常结构起源的拓扑数据分析
材料科学
2023-10-05 v2 软凝聚态物质
化学物理
计算物理
摘要
拓扑数据分析（TDA）是一种新兴且强大的工具，用于理解多尺度数据的中程结构有序性。本研究从拓扑视角利用 TDA 考察了液态二氧化硅在冷却过程中观察到的密度异常。液态二氧化硅的密度在冷却时并非单调增加，而是出现极大值和极小值。尽管已有大量研究，这些密度异常的结构起源仍不清楚。我们的方法揭示，在 MD 模拟中观测到密度极大和极小的温度下，-Si-Si- 网络的一维拓扑发生改变，而 -O-O- 与 -Si-O- 网络的拓扑则在更低温度下改变。这些结果也得到传统环分析的支持。我们的工作展示了新拓扑技术在理解玻璃材料转变中的价值，并为玻璃-液体转变的表征提供了启示。
引用
@article{arxiv.2208.06378,
title = {Topological data analysis for revealing structural origin of density anomalies in silica glass},
author = {Andrea Tirelli and Kousuke Nakano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.06378},
year = {2023}
}
备注
25 pages, 5 figures, in the main text