Résumé:

Nous présentons une étude des propriétés structurales et dynamiques d'un verre borosilicaté de composition Na2O-B2O3-SiO2. Cette composition est similaire à celle de la laine de verre, utilisée dans notre vie quotidienne. L'étude a été réalisée à l'aide des simulations de dynamique moléculaire ab initio. Les échantillons numériques contiennent environ 300 atomes, ce qui est assez exigeant pour les calculs ab initio, mais cette taille est nécessaire pour l'étude de l'ordre intermédiaire dans ces verres. Nous avons étudié comment les atomes de bore intégrent et modifient le réseau silicaté, et comment la présence d'atomes de Na affecte la connectivité du réseau. En particulier, nos données montrent que, si la plupart des caractéristiques du sous-réseau silicaté ne présente pratiquement pas de dépendance en température, celles correspondant au sous-réseau borate présentent un comportement plus complexe, comme par exemple le rapport relatif entre les coordinences trigonale et tétraédrique. Les constantes de diffusion ainsi que les énergies d'activation ont été extraites, et nous avons constaté qu'elles sont dépendantes de l'espèce. Nous avons déterminé les propriétés vibrationnelles et identifié les contributions des différentes espèces à la densité d'états. Nous constatons que les bores 3 - et 4-coordonnés donnent lieu à des caractéristiques spécifiques dans la densité d'états vibrationnels. Nous présenterons également les spectres infrarouges de nos modèles vitreux, qui seront comparés aux données expérimentales existantes dans la littérature.