消失的石英-柯石英路径:基于机器学习模拟的二氧化硅相变机理探究

朱升财 邓溥 侯瑞 赵英亮

朱升财, 邓溥, 侯瑞, 赵英亮. 消失的石英-柯石英路径:基于机器学习模拟的二氧化硅相变机理探究[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20251122
引用本文: 朱升财, 邓溥, 侯瑞, 赵英亮. 消失的石英-柯石英路径:基于机器学习模拟的二氧化硅相变机理探究[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20251122
ZHU Shengcai, DENG Pu, HOU Rui, ZHAO Yingliang. The Disappearing Quartz-Coesite Path: the Phase Transition Mechanism of Silicon Dioxide from Machine Learning Simulations[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20251122
Citation: ZHU Shengcai, DENG Pu, HOU Rui, ZHAO Yingliang. The Disappearing Quartz-Coesite Path: the Phase Transition Mechanism of Silicon Dioxide from Machine Learning Simulations[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20251122

消失的石英-柯石英路径:基于机器学习模拟的二氧化硅相变机理探究

doi: 10.11858/gywlxb.20251122

The Disappearing Quartz-Coesite Path: the Phase Transition Mechanism of Silicon Dioxide from Machine Learning Simulations

  • 摘要: 本文基于高维神经网络势能模型与随机表面行走算法,系统研究了二氧化硅在高压条件下的结构相变机理。首先,构建了覆盖石英、柯石英、斯石英及非晶态的全局势能面,绘制出热力学相图,揭示了斯石英在高压区域的热力学稳定性优势。进一步分析发现,石英向斯石英的相变路径在高压下能垒显著降低,表现出较强的动力学可行性;而柯石英至斯石英路径则为单步机制,能垒随压力增高略有上升。在非晶化相变方面,通过采样与识别低对称性结构群,明确了低对称性结构群在石英高压非晶化中的关键作用,揭示了“短程有序—中程无序—拓扑有序”结构作为非晶态的关键特征。值得注意的是,研究过程中未发现有效的石英-柯石英相变路径,表明非晶化相变抑制了该转变路线,揭示了石英-柯石英路径缺失的动力学规律。该工作系统探究了高压下二氧化硅的晶态与非晶态相变机理,并为复杂氧化物的高压模拟研究提供了理论依据与方法范式。

     

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  • 网络出版日期:  2025-08-21

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