Riassunto analitico
La progettazione di nuovi materiali prevede l'accurata conoscenza della struttura e delle relazioni struttura-composizione-proprietà che vengono indagate mediante le simulazioni computazionali basate su potenziali empirici a completamento di informazioni derivanti dai dati sperimentali. La difficoltà intrinseca nella definizione di un potenziale trasferibile per vetri a base di boro è da ricercarsi nel fatto che il boro possa adottare due differenti numeri di coordinazione e la quantità relativa di queste due forme possa cambiare in modo non lineare con la composizione del vetro, con la temperatura e con la velocità di raffreddamento del fuso. Recentemente è stato sviluppato un potenziale empirico, chiamato "BMP", in grado di riprodurre accuratamente le strutture e le proprietà di diversi sistemi amorfi multicomponenti mediante la dinamica molecolare classica. Questo potenziale, manca dell'opportuna parametrizzazione delle interazioni del boro. Pertanto, in questo lavoro di Tesi, viene utilizzato un metodo unico di parametrizzazione di queste interazioni che combina le strategie di Fitting al Design of Experiment. Si ottiene un modello semplice con cui calcolare i parametri da utilizzare per la simulazione di vetri borati e borosilicati in base alla composizione del vetro.
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Abstract
The design of new materials requires an accurate knowledge of the structure and of the structure-composition-property relationships that are investigated through computational simulations based on empirical potentials to complete information deriving from experimental data. The inherent difficulty in defining a transferable potential for boron-based glasses is to be found in the fact that boron can adopt two different coordination numbers and the relative quantity of these two forms can change non-linearly with the composition of the glass, with the temperature and the cooling rate of the melt. Recently, an empirical potential has been developed, called "BMP", capable of accurately reproducing the structures and properties of different multicomponent amorphous systems by means of classical molecular dynamics. This potential lacks the proper parameterization of boron interactions. Therefore, in this thesis work, a unique method of parameterization of these interactions is used that combines the Fitting strategies with the Design of Experiment. A simple model is obtained with which to calculate the parameters to be used for the simulation of borate and borosilicate glasses based on the composition of the glass.
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