顽火辉石(Mg0.92,Fe0.08)SiO3的冲击相变和高压状态方程及其地球物理意义

 用阻抗匹配法和电探针技术在48~140 GPa冲击压力范围内对化学组分为(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃、初始密度为3.06 g/cm³的天然顽火辉石进行了冲击压缩实验。根据本工作13发实验数据，结合McQueen等人的数据可以看出，(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃顽火辉石在冲击压缩过程中，大约经历三个明显区域：低压相区，压力范围为0~40 GPa；混合相区，压力范围为40～67 GPa；高压相区，压力范围为68～140 GPa。在低压相区，D-u关系已由McQueen给出；而在高压相区（68～140 GPa），可由本实验数据得到。由叠加原理计算得到的混合物(Mg_0.92, Fe_0.08)O(Mw)+SiO₂(St)的D-u关系及p-ρ关系曲线明显偏离了实验数据的拟合曲线，从而排除了在高达140 GPa冲击压力下，钙钛矿结构的(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃发生向氧化物化学分解相变的可能性。对高压相区的实验数据进行拟合，可以得到(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃钙钛矿的Grüneisen参数γ。通过三阶Birch-Murnaghan有限应变状态方程，由冲击波实验数据得到了零压等熵体积模量K_0S=259.6(9) GPa及其对压力的一阶偏导数K′_0S=4.20(5)，其ρ₀=4.19 g/cm³。(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃钙钛矿冲击压缩下的密度数据与PREM密度剖面吻合很好，支持钙钛矿为主要成分的下地幔模型。     

高压下顽火辉石的相态及其地球物理意义

 利用Birch-Murnaghan有限应变状态方程和Grüneisen状态方程,计算了钙钛矿型（Mg_0.86Fe_0.14SiO₃）和方镁石（Mg_0.86Fe_0.14O）与斯石英（SiO₂）混合物（摩尔比为1∶1）的Hugoniot压力-密度关系。将计算结果与实验数据比较后表明,在相同压力但不同温度的区域,上述两组相态都可能是顽火辉石的高温高压相态。但进一步通过与PREM的比较和分析后表明,在下地幔压力和温度条件下顽火辉石的相态应该是稳定的钙钛矿型,从而支持了Knittle等人的看法。     

镁橄榄石和顽辉石的高温高压合成

 用国产六面顶压机，在温度为1 000～1 500 ℃和压力为2～5 GPa的高温高压条件下，对氧化镁（MgO）和二氧化硅（SiO₂）混合粉末样品进行了处理。通过对所得产物的观察与X射线衍射分析结果表明，在较宽的压力范围内，可以得到镁橄榄石（Mg₂SiO₄）单晶体和顽辉石（MgSiO₃）单晶体。讨论了地幔物质镁橄榄石（Mg₂SiO₄）和顽辉石（MgSiO₃）的生成条件、生长特性及相变关系。     

2.0~5.5 GPa压力下合成的SiO2玻璃

 在温度为355～445 ℃、压力为2.0～5.5 GPa条件下，用光谱纯SiO₂合成了一系列SiO₂玻璃，它们的红外光谱谱带特征与高密度石英玻璃相似。SiO₂玻璃和高密度石英玻璃的折光率与压力的对数之间呈线性关系。SiO₂玻璃中含有少量的水，并且以OH^-离子的形式存在。可能正是由于少量的水对SiO₂的非晶化起了重要作用。     

高压对纳米ZnO和ZnO/SnO2复合材料的结构和发光性能的影响

 利用溶胶-凝胶法制备出了纳米晶ZnO与含有3%摩尔分数SnO₂的ZnO/SnO₂复合材料,在六面顶压机上对制备出的两种样品进行了室温下、6GPa的高压处理。采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和光致荧光谱（PL）等方法,对高压处理前后样品的结构和发光性质进行了表征。结果表明：高压处理后回收到的纳米晶ZnO和ZnO/SnO₂复合材料的平均粒径分别减小5.9%和26.3%;高压处理后ZnO和ZnO/SnO₂复合材料光致发光谱的发光带强度都有所降低,但ZnO/SnO₂复合材料发光带强度降低幅度比纯ZnO小,对产生这些现象的原因进行了讨论。     

Fe40Ni40P12B8非晶合金的冲击晶化实验研究

 本文研究了Fe₄₀Ni₄₀P₁₂B₈非晶合金冲击波加载下的晶化行为，冲击波由二级轻气炮发射的告诉弹丸撞击靶产生。实验结果表明：Fe₄₀Ni₄₀P₁₂B₈非晶合金在冲击波加载下，晶化可在加载时间（微秒量级）内发生；晶化的阈值压力在30~50 GPa之间，相应的冲击温度约为510~800 K，晶化析出相与冲击压力有关，低压下析出相是面心立方γ-(Fe, Ni)固溶体和Fe₃(P_0.37B_0.63)化合物，高压下（大于60 GPa）析出相除了面心立方γ-(Fe, Ni)固溶体和Fe₃(P_0.37B_0.63)化合物之外，还包括(Fe, Ni)₃P化合物。     

轻气炮低温靶的结构及液态CO2冲击压缩特性的研究

 介绍了一种二级轻气炮的低温靶（温度可调范围为180～290 K）系统以及高纯度低温分子液体样品的制备技术。利用该项技术，我们在低温靶中成功地制备出了符合冲击实验要求的液态CO₂样品，并在20~60 GPa区域获得7个冲击压缩数据点。经分析发现，液态CO₂在30 GPa附近发生了冲击相变。     

稀土焦绿石化合物R2Fe4/3W2/3O7的高温高压稳定性研究和X射线相分析

 本文利用X射线粉末衍射和位敏探测技术，研究了R₂Fe_4/3W_2/3O₇（R=Er、Yb、Dy）化合物经高温高压处理后的变化情况。在3.7 GPa，1 200 ℃条件下，六方相R₂Fe_4/3W_2/3O₇化合物按两种方式分解，而直接由R₂O₃，Fe₂O₃和WO₃原料出发，经上述同样的高温高压条件合成所得的产物与六方相高温高压分解产物相同，均为R₂WO₆、RFeO₃、WO₃和Fe₂O₃的多相聚合物。同时给出了R₂Fe_4/3W_2/3O₇六方相高温高压下的稳定区范围。     

静高压下非晶(Fe0.99,Mo0.01)78Si9B13合金晶化过程的热力学研究

 在600~930 K，常压到7 GPa的范围内，对非晶(Fe_0.99,Mo_0.01)₇₈Si₉B₁₃合金等温等压退火30 min。实验表明：其晶化产物α-Fe(Mo, Si)、Fe₃B和Fe₂B相的析出与所加压力密切相关。压力使非晶(Fe_0.99,Mo_0.01)₇₈Si₉B₁₃合金的晶化温度和亚稳Fe₃B相的析出温度下降，在一定的压力和温度下，亚稳Fe₃B相将向稳定Fe₂B相转变，其转变温度随压力而变化。还对非晶(Fe_0.99,Mo_0.01)₇₈Si₉B₁₃合金的晶化和亚稳Fe₃B到稳定Fe₂B转变的热力学机制进行了讨论，并给出Fe₃B向Fe₂B的相转变方程。     

Mg2+掺杂Zn2SiO4:Mn2+的溶胶-凝胶法合成及真空紫外发光特性研究

采用溶胶-凝胶法（sol-gel method）于不同气氛条件下成功合成了Zn_1.92-xMg_xSiO₄:0.08Mn²⁺（0≤x≤0.12）系列粉末样品.利用X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)谱等分析手段对Zn_1.92-xMg_xSiO₄:0.08Mn²⁺系列     

A Strength Softening Phase Transition Observed in Shocked （Mg0.92,Fe0.08）SiO3 Perovskite at About 83 GPa

We report the experimental data of Hugoniot longitudinal sound velocity VL for natural （Mg0.92,Fe0.08）SiO3 enstatite sample at about 40-140 GPa, consisting of three new data and five previously reported data but revised by our new Hugoniot equation of state parameters. Three segments, separated by two discontinuities, appear in the VL-PH （shock pressure） plot. Analyses show that the first discontinuity at about 64 GPa, with a sharp increase of VL of about 21%, is judged to be a phase transition from enstatite to Pbnm perovskite （PV）; while the second one at about 83 GPa, with a dramatic decrease of VL of about 23%, is likely caused by a subtle structural change from Pbnm PV to tetragonal PV, accompanied by material strength softening due to melting of oxygen sublattices. This strength softening evidence is obtained first from shock wave experiments, and probably has profound implications for probing into the origin of low seismic velocity anomaly in the Earth＇s lower mantle and thus constraining the geophysical and geochemical models for the Earth＇s lower mantle.     

纳米铁酸锌的冲击波合成及它的光催化活性

 利用溶液共沉淀法制备了纳米氧化锌和三氧化二铁的非常均匀的混合物。通过常规的高温焙烧法和冲击波压缩方法分别合成了铁酸锌。这两种铁酸锌对硫化氢气体的光催化脱氢表现出显著不同的催化活性。试验表明：高温焙烧法合成的铁酸锌是一种颗粒度为几十纳米的结晶完整的化合物；而冲击波合成的铁酸锌是一种颗粒度为几个纳米的非化学计量比化合物，它的光催化活性随着冲击波合成压力的增高而迅速提高。在37 GPa时，冲击波合成的铁酸锌对H₂S脱氢的光催化活性要比高温焙烧法制备的铁酸锌高出3倍以上。利用粉末X光衍射，透射电镜及电子衍射，Mossbauer谱等分析手段对这两种铁酸锌的晶格结构、细观特征及磁特性进行了表征。     

一种新的氮化碳相的冲击波合成

 为了合成理论预测存在的高密度氮化碳相，以富氮的C-N-O非晶材料和晶态的双氰胺为前体，在低于50 GPa的冲击压力范围内进行了一系列冲击回收实验。回收产物的XRD衍射表明，形成了由β-C₃N₄和一种新的氮化碳相组成的复合相。该新相的衍射峰可以完全指标化为一个单斜晶胞，晶胞常数为a=0.981 nm，b=0.723 nm，c=0.561 nm，β=95.2°，晶胞体积V_cell=0.396 6 nm³。根据实验结果可以认为，氮化碳复合相的形成是前体有机分子在瞬态的冲击波化学反应后，经历了极高速的冲击淬火过程（约10⁹ K/s），作为一种高压亚稳相而被保存下来。冲击压缩富氮的有机物前体，是合成氮化碳相的一种新方法。     

Optical Dispersion Behavior and Band Gap Energy of Relaxor Ferroelectric 0.92Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.08PbTiO3 Single Crystal

Refractive indices and extinction coefficients of 0.92Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.08PbTiO₃(PMN-0.08PT) single crystal are investigated by variable angle spectroscopic ellipsometry (VASE) at different wavelengths. The parameters relative to the energy band structure are obtained by fitting to the single-oscillator dispersion equation, and the band gap energy is also deduced from the Tauc equation. Similar to most oxygen-octahedra ferroelectrics, PMN-0.08PT has the same dispersion behavior described by the refractive-index dispersion parameters.     

Fe2+取代对MgSiO3钙钛矿高温高压物性的影响

(Mg, Fe)SiO₃钙钛矿是下地幔中最主要的候选矿物成分之一, 关于其高温高压特性的研究对于深层地幔状态的理解和地震波变化规律的探索具有重要意义. 应用第一性原理计算了MgSiO₃和(Mg_0.75, Fe_0.25)SiO₃在0–140 GPa静水压范围内的晶体结构和弹性模量, 并由Voigt-Reuss-Hill方程计算了地震波速随压力的变化, 利用准简谐近似下的Debye模型模拟了高温效应, 分析了Fe²⁺取代Mg²⁺后镁铁钙钛矿弹性和热学性质的变化, 推断Fe²⁺取代行为软化了MgSiO₃等含镁的地球深部矿物的地震波速. 为解释地幔中某些区域的地震波速软化现象提供了一个有力的理论依据. 关键词： 钙钛矿 铁 高压 波速     

57Fe Mössbauer study of SrFeO3 under ultra-high pressure

⁵⁷Fe Mössbauer absorption spectra under ultra-high pressure up to 53 GPa have been measured using a diamond anvil cell for SrFeO_2.97 which is one of the typical Fe⁴⁺ oxides having a cubic perovskite structure. External high pressure up to 53 GPa makes no indication of structural transformation and does not show any change in valence state of iron, however the Néel temperature of 131 K at 0 GP increases to 300 K and the⁵⁷Fe magnetic hyperfine field decreases from 32.9 T at 0 GPa and 6.5 K to 23.3 T at 53 GPa and 300 K.