KBrO_3在高压下拉曼光谱和结构的研究（英文）

利用原位高压拉曼散射和X射线衍射技术,研究了KBrO3在高压下晶格振动和晶体结构演化行为。最高压力达30.9GPa。通过拉曼光谱发现,在高压下拉曼峰位除了单调移动,没有其它变化,表明KBrO3在研究的压力范围没有发生相变。原位高压X射线衍射实验数据显示,其在高压下依然保持常压的六方结构。通过进一步分析,分别得到了体弹模量B0=25.9(2)GPa(B′0=5.68(0.38))和部分拉曼峰的Grüneisen参数。     

KBrO3在高压下拉曼光谱和结构的研究

利用原位高压拉曼散射和X射线衍射技术,研究了KBrO3在高压下晶格振动和晶体结构演化行为.最高压力达30.9 GPa.通过拉曼光谱发现,在高压下拉曼峰位除了单调移动,没有其它变化,表明KBrO3在研究的压力范围没有发生相变.原位高压X射线衍射实验数据显示,其在高压下依然保持常压的六方结构.通过进一步分析,分别得到了体弹模量B0=25.9(2) GPa(B′0=5.68(0.38))和部分拉曼峰的Grüneisen参数.     

Re_3N的变温拉曼散射与高压同步辐射研究

本工作通过高压固相复分解反应(HPSSM)合成块体Re_3N。利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线分析(EDS)对高压样品进行结构表征与元素成分确定,结果表明利用HPSSM法合成的Re_3N具有较高的晶体质量。在77K到873K温度范围内利用拉曼散射研究Re_3N的晶格振动特性。基于三(四)声子耦合模型,研究Re_3N拉曼声子模频率的红移和拉曼峰的宽化现象,结果表明高温条件下Re_3N拉曼散射效应中三声子耦合过程占主导。高压同步辐射研究表明Re_3N具有很高的体弹模量(B0=417GPa),是一种潜在的超硬材料。     

6H型六方钙钛矿相BaGeO3的高温高压合成

利用金刚石对顶砧高压装置,结合显微激光双面加热技术,对BaGeO_3开展了高温高压实验研究。常温常压下赝硅灰石相的BaGeO_3于12 GPa左右开始非晶化。进一步加压到22 GPa并对已完全非晶化的BaGeO_3样品进行(1 800±200) K的高温处理,拉曼光谱显示其转变成一种未见报道的高压新相。在0～17.4 GPa压力范围对BaGeO_3高压新相开展同步辐射X射线衍射测试,其衍射谱可以用6H型六方钙钛矿相进行指标化,并且卸压到常压时仍保持稳定。以6H型钙钛矿相为结构模型,分别对17.4 GPa和常压下的X射线衍射谱进行Rietveld结构精修,获得其结构参数。应用二阶Birch-Murnaghan状态方程拟合实验体积-压力数据,得到其体弹模量K0=150(2) GPa和零压晶胞体积V0=373.0(3)?3。在实验研究的基础上,对6H型钙钛矿相BaGeO_3进行第一性原理理论计算,所得不同压力下的晶格常数和体积数据与实验结果符合得很好,状态方程参数K0=153(1) GPa,V0=374.2(1)?3。20.0 GPa时计算的拉曼光谱也很好地描述了拉曼实验测量结果。研究结果补充了赝硅灰石相BaGeO_3在更高温压条件下的结构相转变。6H型钙钛矿相BaGeO_3的获得为进一步表征该相的物理化学性质奠定了基础,为开发高性能钙钛矿结构锗酸盐材料提供了可能性,同时对于理解硅酸盐钙钛矿结构的相变规律及稳定性、地球下地幔物理化学性质及其变化等具有重要的指示意义。     

In2（MoO4)3晶体的高压拉曼振动研究

钼酸铟(In2(MoO4)3)由于其独特的负热膨胀性质,已被广泛应用于燃料电池、光学器件、激光材料等方面. 为了进一步探讨其晶体结构和物理性质,本工作在金刚石对顶砧上原位测量了In2(MoO4)3 的高压拉曼光谱,最高压力达到18 GPa. 在研究的压力范围内,本工作观察到了两次相变. 首先,In2(MoO4)3在压力为1.2 GPa 时, 发生了 由从P21/a相到低对称结构的相转变. 在压力为5.8 GPa 时, 样品又发生了从晶相到非晶相的第二次相转变. 卸压后样品仍为非晶相,说明In2(MoO4)3 在高压下的非晶相变为不可逆相变.      

高压下ZnSe 纳米带的结构相变及拉曼散射研究

 利用高压原位角散X射线衍射实验研究了ZnSe纳米带的结构稳定性。发现样品在12.6 GPa 附近存在一个从立方闪锌矿型到立方岩盐矿型的结构相变,并且在相变点附近存在较大的体积收缩,相对体积变化率达13%。利用Birch-Murnaghan 状态方程拟合,得到了闪锌矿相的体弹模量约为56 GPa,略低于体材料的体弹模量（约67 GPa）;并得到其立方岩盐矿相的体弹模量约为116 GPa。高压拉曼散射实验结果表明,横光学声子模散射峰在5.5 GPa压力附近发生劈裂,纵光学声子模散射峰在12.8 GPa压力以上逐渐消失。根据角散实验的体弹模量数据,计算得到了闪锌矿相中对应不同声子模式的格林爱森常数。     

高压诱致的反式联苯乙烯酮结构相变与化学反应

 利用金刚石对顶砧（DAC）高压装置在室温下对反式联苯乙烯酮（Trans, Trans-Dibenzylideneacetone）分子晶体进行了高压拉曼谱、荧光光谱和能量色散X射线衍射（EDXRD）研究。结果表明,在压力为1.0~1.3 GPa时,反式联苯乙烯酮发生了晶体—晶体的结构相变,同时开始伴随有压力诱导的化学反应,反应完成的压力为6.5 GPa。高压X射线研究表明,这次相变有新的共价键产生,可能的化学变化过程是,C＝C双键打开再与相邻的分子结合生成新的共价键。在压力大约为11 GPa时,反式联苯乙烯酮分子晶体再次发生了晶体的结构相变。新产生的物质在卸压后依然保持稳定。     

Sm填充型方钴矿化合物的高温高压合成及电输运特性研究

利用高温高压方法在2 ~ 5.0 GPa和900 K的合成条件下成功合成出系列立方相Sm填充型方钴矿化合物SmxCo4Sb12 ( x= 0.2, 0.6, 0.8 ) 体热电材料,并系统地研究了合成压力及不同的Sm填充分数对其室温下的电输运特性（电阻率、Seebeck系数、功率因子）的影响. 研究结果表明, Sm填充型方钴矿化合物SmxCo4Sb12为n型半导体. 在不同压力下,随着Sm填充分数的增加,Seebeck系数的绝对值和电阻率均呈现降低趋势. 在2 GPa,900 K条件下合成的Sm0.8Co4Sb12化合物功率因子达到最大值5.88 μW /( cm·K2).     

高氯酸钠高压相变的拉曼光谱证据

利用金刚石压腔高压装置,在0~20GPa压力范围对高氯酸钠(NaClO4)开展室温高压原位拉曼光谱测试,结合密度函数理论,计算NaClO_4几种可能结构的拉曼光谱,研究NaClO_4的压致相变现象,并确定其高压相晶体结构。实验结果显示:常温下硬石膏型结构的NaClO_4在约4GPa时开始相变,在低压相ClO-4四面体内模振动ν_1(Ag)拉曼峰的低波数侧出现新峰,并在ν_2、ν_3、ν_4波数区出现多个新峰,反映高压相仍保持ClO-4四面体配位特征;如同NaClO_4低压相,高压相也未观察到离子间的晶格振动峰;相变在6.1GPa时转变完全,直到最高实验压力19.5GPa,也没有观察到进一步的相变现象。卸压过程中,于3.1GPa开始从高压相转变成低压硬石膏相,1.7GPa时相变完成。对比8.8GPa实验观察的NaClO4高压相拉曼光谱和理论计算的8.0GPa时3种可能高压相(AgMnO_4型、重晶石型和独居石型)的拉曼光谱发现,实验观测结果与计算的独居石型结构基本一致,而与AgMnO_4型结构和重晶石型结构有明显差别。由此确定实验观察的NaClO_4高压相为独居石型结构,与相同结构的典型矿物硬石膏(CaSO_4)于2GPa转变成独居石结构相一致。上述实验现象表明,NaClO_4在4GPa左右发生可逆的重构型相变,与文献报道的NaClO_4于2GPa左右转变成AgMnO_4型结构、于3GPa左右进一步转变成重晶石型结构不一致,推测可能与他们的样品中含有少量水有关,或与高温高压实验环境有关,高压同时高温也许导致NaClO_4更复杂的变化。研究结果对于理解火星上广泛存在的高氯酸盐是否与火星内部火山作用相关,以及地球内部氯元素在板块俯冲、地幔柱等物质循环过程中的可能变化和作用有所助益。     

高压剪切作用下三水铝石的结构稳定性

利用旋转式金刚石对顶砧压机(RDAC)结合显微激光拉曼光谱和微区X射线衍射,研究了三水铝石(γ-Al(OH)₃)在高压剪切作用下的结构稳定性。常温加压至1.5 GPa,旋转180°后,γ-Al(OH)₃的结构开始转变。初始样品在高波数段的4个羟基伸缩振动峰(3363、3434、3524和3618 cm^-1)相继消失,出现3303和3560 cm^-12个新峰。低波数段拉曼谱强度明显减弱,无非晶态宽峰;Al-O-Al变形振动双峰(568、539 cm^-1)和Al-O伸缩振动肩峰(321和307cm^-1)分别融合为一个振动峰;4个羟基变形振动峰(1052、1018、981和922 cm^-1)仍然可见。继续加压至3.5 GPa,旋转360°后卸至常压,高波数段新出现的两个羟基伸缩振动峰、原Al-O-Al变形振动峰和Al-O伸缩振动峰仍然可见。对比准静水压条件下γ-Al(OH)₃高压相的拉曼谱和相转变压力(约2.7 GPa),认为常温高压剪切作用下γ-Al(OH)₃脱羟基生成了H₂O和H₃O^-₂。卸压样品微区的X射线衍射谱进一步揭示,在高压剪切作用下,γ-Al(OH)₃的(OH)-Al-(OH)配位八面体骨架被破坏,沿c轴方向原子叠加的层间距缩小,对称性增强。这种不同于准静水压实验的结构改变来自腔体内压力的不均匀分布(0.5~4.5 GPa)。高压剪切作用下,三水铝石的结构稳定性研究对查明板块冷俯冲带中含水矿物的稳定性,推演俯冲板片的物理化学性质以及板块俯冲的速率具有重要意义。