Молекулярно-динамическое моделирование самодиффузии тория в суперионном состоянии нанокристаллов ThO2

Д.Д. Сеитов; К.А. Некрасов; С.С. Пицхелаури; А.С. Боярченков; А.Я. Купряжкин; С.К. Гупта

doi:10.32523/2616-6836-2023-144-3-6-15

Авторы

Д.Д. Сеитов Уральский федеральный университет имени Первого Президента России Б.Н. Ельцина
К.А. Некрасов Уральский федеральный университет имени Первого Президента России Б.Н. Ельцина
С.С. Пицхелаури Уральский федеральный университет имени Первого Президента России Б.Н. Ельцина
А.С. Боярченков Уральский федеральный университет имени Первого Президента России Б.Н. Ельцина
А.Я. Купряжкин Уральский федеральный университет имени Первого Президента России Б.Н. Ельцина
С.К. Гупта Колледж Святого Ксавьера

DOI:

https://doi.org/10.32523/2616-6836-2023-144-3-6-15

Ключевые слова:

диффузия, молекулярная динамка, диоксид тория, суперионное состояние

Аннотация

Проведено молекулярно-динамическое моделирование самодиффузии
катионов тория в объеме изолированных кристаллитов ThO2, имевших свободную
поверхностью. Модельные системы состояли из 15960 частиц, длительности
вычислительных экспериментов достигали 2 мкс. В суперионном состоянии
кристаллов получено количественное совпадение коэффициентов диффузии тория
и кислорода с экспериментальными данными, экстраполированными к высоким
температурам. В диапазоне температур от 2725 К до 3600 К, включавшем
суперионную и кристаллическую фазы, исследована диффузия катионов тория в
присутствии специально созданных катионных вакансий, получена оценка энергии
миграции катионов, равная (5.9 ± 0.3) эВ. Эффективные энергии активации диффузии
тория и кислорода сопоставлены с экспериментальными данными.