محاسبه ضریب خودنفوذی، چگالی، زاویه و اندازه پیوند در شیشه زیست‌فعال CaO 40 – SiO2 60 با شبیه‌سازی دینامیک مولکولی

نویسندگان

1 کارشناس مهندسی مواد، گروه مهندسی مواد، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مواد، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

3 کارشناس ارشد مهندسی مواد، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران.

doi
چکیده

در این پژوهش، از روش دینامیک مولکولی به کمک نرم‌افزار لمپس به عنوان یک روش قدرتمند برای مطالعه مواد زیستی در مقیاس اتمی، به منظور شبیه‌سازی شیشه زیست‌فعال CaO40SiO 2 -60 (S60) سنتز شده به روش ذوبی-آبدهی، استفاده گردید. طبق نتایج حاصل از بررسی تابع توزیع پیوندی و زاویه‌ای، اندازه پیوند‌های Si-O و Ca-O به ترتیب (Å) 62/1 و 38/2 و اندازه زاویه O-Si-O برابر با 2/109 درجه و برای اندازه زاویه O-Ca-O در دو زاویه حدودی 64 و 80 درجه به دست آمد. همچنین عدد هم‌آرایی Si-O برابر با 63/3 به دست آمد. وجود نظم کوتاه دامنه در محدوده Å 3 و بی‌نظمی در محدوده بیشتر از Å 3 در ساختار داخلی ترکیب شیمیایی شبیه‌سازی شده، با توجه به نتایج میانگین عدد هم‌آرایی و تابع توزیع شعاعی تأیید گردید. ضرایب خودنفوذی به‌دست‌آمده از میانگین مربع جابه‌جایی مولکول‌ها، برای اتم Si در دمای (K) 1500 و 2000 به ترتیب 14- 10× 4 و 13- 10× 8/4 و برای اتم Ca در دمای (K) 1500 و 2000 به ترتیب 12- 10× 4/1 و 11- 10×902/2 محاسبه گردید و چگالی شیشه زیست‌فعال در دمای Cͦ  25، مقدار g/cm 3 48/2 اندازه‌گیری شد. نتایج حاصل از این پژوهش حاکی از توزیع یکنواخت اتم‌ها و قرارگیری دقیق آن‌ها در زوایای و فواصل اتمی قابل‌قبول در جعبه شبیه‌سازی شده بود که طبق آن، استفاده از دینامیک مولکولی به عنوان روشی قابل‌اطمینان، به منظور شبیه‌سازی شیشه زیست‌فعال CaO40SiO 2 -60 پیشنهاد گردید.