Введение к работе
Актуальность темы. Спектроскопические исследования оптических свойств стекол в широком диапазоне длин волн позволяют получить информацию об особенностях их структуры. Сила межатомного взаимодействия и характер ближнего порядка ярче всего проявляется в ИК спектрах поглощения и КР. Теоретическая интерпретация спектров ИК достаточно сложна. В связи с этим возникает необходимость в разработке эффективных приближенных моделей, позволяющих рассчитывать спектры собственных частот для стеклообразных систем.
Различие в характере задач об атомных колебаниях в кристаллических и аморфных системах делает методы исследования динамики решетки малоэффективными, а порой и совсем непригодными для изучения колебаний в стеклах. Для объяснения конкретных свойств стекол используются различные структурные модели. Анализ многочисленных попыток расчета колебательного спектра стеклообразного кремнезема показал, что качественное соответствие с экспериментом может быть достигнуто на основе существенно различающихся друг от друга моделей. Дискуссионность многих вопросов стеклообразного состояния, их чрезвычайно важное значение для объяснения результатов экспериментов определили выбор темы исследования.
Цель работы состояла в разработке эффективных методов вычисления и анализа спектров собственных частот атомов для стохастической модели силиктного стекла, построенной методом Монте-Карло, и исходя из полученных результатов выполнить уточнение структурной модели.
^ Научная новизна работы состоит в выполнении расчетов спек тров собственных частот для модели силикатного стекла, построенной методом МК, с различными типами межатомного взаимодействия. Для этого были разработаны. алгоритмы прямого численного метода расчета функции распределения собственных частот и вычисления собственных векторов. Разработаны эффективные алгоритмы для выполнения расчетов с разреженными матрицами. Разработана методика исследования локализованных колебаний в рассматриваемой модели и проведено сопоставление их с колебаниями структурных групп, выделяемых в модели стеклообразного состояния.
Основные положения, выносимые на защиту:
Полученные спектры частот свидетельствуют о правомерности применения методов МК для построения стохастической модели силикатного стекла.
Вычисление спектра собственных частот для модели с ионным характером межатомного взаимодействия построенной методом Монте-Карло требует Солее точной дополнительной релаксации системы, чем для получения ее структурных характеристик.
- Проведенный анализ модели стеклообразного состояния S102 с раз-
I личными видами межатомного взаимодействия позволяет определить
вклад каждого вида взаимодействия в динамику систем с топологическим беспорядком.
Практическая ценность работы определена тем, что проведение численного моделирования колебательного движения в стеклах можно использовать для изучения упругих и оптических свойств реальных стекол. Моделирование структуры стекла на ЭВМ дает возможность получить информацию о неупорядоченной системе, дополняющую известные экспериментальные данные, определить степень приближения теории к реальным системам. Разработанные программы могут использоваться в других задачах физики неупорядоченных ситем.
Апробация работы. Основное содержание диссертации опублико ванно в 5 работах И-53. Результаты исследований докладывались на Межреспубликанской научно-практической конференции "Актуальные проблемы информатики: математическое, программное и информационное обеспечение" (БГУ-Минск-1990), на Герценовских чтениях (ЛШ-Ленинград - 1987-1989), научных семинарах кафедры теоретической физики и астрономии ЛТПИ им.А.И.Герцена (Ленинград 1986-1989 гг.)
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения и списка литературы. Текст диссертации изложен на 137 страницах машинописного тексте включая 30 рисунков, 8 таблиц и список литературы, содержащий 14S наименований.
