Free energy and configurational entropy of liquid silica: Fragile-to-strong crossover and polyamorphism
Notice bibliographique
Résumé
Recent molecular dynamics (MD) simulations of liquid silica, using the "BKS" model [Phys. Rev. Lett. 64, 1955 (1990)]], have demonstrated that the liquid undergoes a dynamical crossover from super-Arrhenius, or "fragile" behavior, to Arrhenius, or "strong" behavior, as temperature T is decreased. From extensive MD simulations, we show that this fragile-to-strong crossover (FSC) can be connected to changes in the properties of the potential energy landscape, or surface (PES), of the liquid. To achieve this, we use thermodynamic integration to evaluate the absolute free energy of the liquid over a wide range of density and T. We use this free energy data, along with the concept of "inherent structures" of the PES, to evaluate the absolute configurational entropy S(c) of the liquid. We find that the temperature dependence of the diffusion coefficient and of S(c) are consistent with the prediction of Adam and Gibbs, including in the region where we observe the FSC to occur. We find that the FSC is related to a change in the properties of the PES explored by the liquid, specifically an inflection in the T dependence of the average inherent structure energy. In addition, we find that the high T behavior of S(c) suggests that the liquid entropy might approach zero at finite T, behavior associated with the so-called Kauzmann paradox. However, we find that the change in the PES that underlies the FSC is associated with a change in the T dependence of S(c) that elucidates how the Kauzmann paradox is avoided in this system. Finally, we also explore the relation of the observed PES changes to the recently discussed possibility that BKS silica exhibits a liquid-liquid phase transition, a behavior that has been proposed to underlie the observed polyamorphism of amorphous solid silica.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».