近日，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光單元技術實驗室研究員胡麗麗團隊在分子動力學模擬光致熱折變玻璃結構/性質方面取得進展。相關研究成果以Development of bromine-related potentials for molecular dynamics simulations of the oxyhalide photo-thermo-refractive glass為題，發表在《國際陶瓷》（Ceramics International）上。
光致熱折變（PTR）玻璃經過紫外輻照和熱處理后其折射率會發生改變，被廣泛應用于各類光學器件中。然而，由于光致熱折變（PTR）玻璃組成多、工藝復雜，對這類玻璃材料的結構-性質關系研究往往受到微觀尺度的限制。分子動力學模擬在揭示玻璃性質的結構起源方面發揮著越來越重要的作用。
本研究開發了能描述PTR玻璃中溴元素的分子動力學勢函數，根據模擬結果解析了PTR玻璃的結構信息。此外，該工作還模擬了熱處理時PTR玻璃中富氟-溴區域的生長過程，發現了溴更傾向于停留在氟團簇周圍并在富氟相和富氧玻璃基體之間形成相界；而鈉離子在氟-溴富集區的存在會增加這些區域的聚集趨勢，導致氟-溴團簇尺寸的增大，促進玻璃折射率改變。
該研究揭示了PTR玻璃的結構和轉變過程，有助于從根本上剖析材料的性質機理，為PTR玻璃的研發提供參考，并為相關研究提供新的模擬方法。
模擬熱處理前（a）（c）、熱處理后（b）（d）的PTR玻璃結構和元素分布。青色、紫色、黃色、粉色分別代表氟、溴、硅、鋁元素。
模擬PTR玻璃熱處理時氟-溴團簇的融合過程。青色，紫色，黃色，藍色，紅色分別代表氟、溴、硅、鈉、氧元素。
