Estudios in silico de la dinamica de portadores de carga en el metasilicato de litio en la ventana de los tiempos predifusionales

BALBUENA, C.; FRECHERO M. A.; MONTANI R. A

Congreso; XIII TREFEMAC; 2015

En el presente trabajo se estudiaron utilizando el formalismo de la Dinámica Molecular los procesos elementales involucrados en el fenómeno de transporte de carga en el metasilicato de litio (Li2SiO3). Este vidrio puede ser considerado como un sistema paradigmatico, ya que esta constituido por dos subsistemas con comportamientos dinámicos bien diferenciables: uno muy movil formado por los iones Li y otro muy poco móvil, dado por su matriz vítrea en este caso formada por oxígeno y silicio. La dinámica a tiempos cortos determina el posterior trasporte de carga en un vidrio iónico y al ser este uno de los parámetros relevantes para sus aplicaciones industriales resulta pertinente su estudio.Para este cometido se implementó el método isoconguarcional (MIC) que permite remover los efectos del momento para poder explorar la propensión al movimiento direccional de los iones. Así, se ha podido mostrar que existen dos tipos de entornos para los iones encargados del transporte de carga (Li): uno de muy baja propensión (LP) y otros de alta propensión (HP). Se puso en evidencia además que la naturaleza (qumica y energética) de los sitios es diferente. Por otra partelos entornos de LP son los que estan rodeados de los denominados oxígenos no puente (NBO) tambien con muy baja propensión al movimiento mientras que los entornos de alta propensión tienen NBO vecinos con mayor propensión.Respecto del comportamiento dinamico de los iones Li en la ventana de tiempo [0.1ps, 10ps] (donde se dene el fenómeno macroscópico conocido como Nearly Constant Loss), hemos puesto en evidencia dos formas posibles. Por un lado los que evolucionan en los sitios HP realizandoincipientes movimientos extra-cage y por otra parte los que evolucionan unicamente dentro de su caja (intra-cage) realizando movimientos de oscilación alrededor de su punto de equilibrio.Consecuentemente mostramos que la contribución efectiva al MSD en esta ventana de tiempo la realizan fundamentalmente los iones que evolucionan en los sitios HP. Ya en el tiempo predifusional -esto es por encima de 400 ps- en el caso de los sitios LP, los iones Li permanecen connados durante mucho tiempo en sus posiciones hasta que pueden realizar un salto a un sitio vecino disponible una vez producido un saddle-point en la supercie de energía potencial generado fundamentalmente por el peque~no -pero imprescindible- movimiento cooperativo de los demás integrantes de la matriz vitres (Si y O). Por otra parte para los sitios HP, de encontrarse con las condiciones adecuadas: (un sitio vecino libre o -mejor aun- dentro de un canal)los iones Li pueden realizar una evolución continua de los desplazamientos. Aun as en este ultimo caso también es imprescindible el movimiento cooperativo de los iones que integran la matriz vítrea.