（通讯员 曾子煜） 2026年10月23日，应我室邓冰辉教授邀请，美国Alfred（阿尔弗雷德）大学Alastair N. Cormack教授来校访问交流，并做客我室第721期“杰出学者讲坛”，做了题为“MD Simulations of Modifier Cation Transport in Silicate Melts and Glasses”的学术报告。
Alastair N. Cormack教授是国际知名的玻璃材料计算模拟研究专家，长期从事玻璃及陶瓷材料的原子尺度计算模拟研究。他拥有剑桥大学文学学士和文学硕士学位，威尔士大学阿伯里斯特威斯分校的固体化学硕士和化学博士学位，1985年加入美国阿尔弗雷德大学，1992年晋升为正教授，曾任该校Van Derck Frechette陶瓷科学讲座教授及稻盛工程学院创院院长。他曾先后担任国际玻璃协会计算模拟分会（TC27）、美国陶瓷协会玻璃与光学材料分会（GOMD）主席、第9届非晶态材料结构国际会议（NCM）组委会主席等。Cormack教授的研究从原子尺度揭示玻璃材料的组成、结构与性能之间的内在联系，为理解玻璃材料的微观结构及其物理化学行为提供了重要的理论依据。
本次报告围绕硅酸盐熔体与玻璃中网络修饰阳离子的迁移与扩散行为展开。玻璃和熔体中的“结构-性质”关系一直是玻璃科学领域上的重难点，由于实验手段的局限性难以完全阐明。Cromack教授展示了如何利用高性能的分子动力学模拟，从原子尺度揭示硅酸盐玻璃和熔体中复杂的离子输运机制，Cormack教授特别提到了团队所采用的高效原子模拟程序GROMACS，结合Teter势和Buckingham势，能够在多计算节点上实现对包含近1.5万个原子系统的高速模拟（可达125 ns/天），为微观机制研究提供了强有力的计算工具。
Cormack教授用精美直观的图像重点展示了如何构建晶体-熔体界面模型（如引入真空层与石英板），并通过时间序列（从2 ns到200 ns）追踪修饰离子从界面处向熔体内部扩散的动态过程，重点展示了分子动力学在“热扩散（Soret效应）”以及“晶体-熔体界面”研究中的应用。结合浓度剖面图，他详细阐释了在温度梯度驱动下，修饰离子（如Na+和Ca2+）会从晶体界面处向熔体内部扩散（而非进入石英晶体）。Cormack教授指出，模拟中极端的温度梯度提供了大于化学势梯度的强大驱动力，最终促使硅原子有序化。
随后，Cormack教授深入探讨了玻璃科学中经典的“混合碱效应”（Mixed Alkali Effect, MAE）。他指出，在800K的双硅酸盐模拟中，通过观察碱离子的运动轨迹可以发现，在混合（Li+, Na+）硅酸盐体系中，Li+的空间扩散范围明显小于Na+，即Li+的扩散速度更慢。在结构演变方面，MD模拟揭示了用锂替换钠会引起玻璃微观结构的显著改变：Si-O键长分布略微变窄；Li-O峰变得更尖锐，而Na-O峰变宽；同时，Na+的配位数增加（Li+的配位数基本不变）。Cormack教授总结道，碱金属离子在结构中似乎是随机混合的，这种混合极大地抑制了快速移动的离子种类，降低了体系的动态不均匀性，甚至使得某些特定的微观位点对特定的碱离子形成了“禁区（Off Limits）”。这些计算的扩散系数完美重现了实验中的混合碱效应。
报告结束后，在座师生围绕玻璃分子动力学模拟、网络修饰阳离子的迁移机制以及玻璃组成与微观结构的关系等问题与Cormack教授进行了交流。Cormack教授根据自身研究经历，结合自己对领域的独到见解，对相关问题进行了细致解答，并与师生分享了玻璃材料计算模拟领域的研究思路与经验。此次学术交流拓展了师生对硅酸盐玻璃原子尺度模拟及离子输运研究的认识，也为相关研究工作的开展提供了有益启发。
审核、校对：邓冰辉、孙伟
