天然和培育金刚石品质表征与呈色分析

金刚石是集最高硬度、超宽禁带、最高热导率等优异性能于一体的典型超硬多功能材料，天然金刚石储量低且价格昂贵，其中彩色天然金刚石在自然界中产储量极其稀少且致色机制较为复杂。高温高压法是制备金刚石的有效手段，然而调控金刚石颜色获得可控的彩色金刚石，仍面临极大挑战。本文通过对粉色、绿色天然和高温高压温度梯度法制备的金刚石进行一系列拉曼、荧光、红外和可见光吸收测试，详细地研究其品质、缺陷随温度变化及致色原因，发现彩色金刚石致色与电中性的N₂V缺陷(H₃)、剪切应力、塑性形变和NV⁰/NV^-色心等因素相关。通过各种手段获得不同颜色的金刚石不仅是为了其欣赏及收藏价值，其颜色的调控也有助于人们对金刚石形成机制的进一步了解，为培育彩色金刚石提供新的参考。     

酞菁晶体结构与荧光性质的压力调控

酞菁是一种重要的有机光电材料,关于其晶体结构和光电性质间的内在关联尚存争议.本文利用高压原位拉曼散射光谱及荧光光谱技术对酞菁晶体在高压下的结构转变和光学性质进行了研究.当压力达到12.0 GPa时,酞菁分子本身仍保持稳定,没有发生开环反应.酞菁晶体结构在压力作用下由α相逐渐转变为χ相,这一转变在卸压后恢复到初始α相.酞菁的高压荧光光谱研究表明,荧光强度随压力增高而衰减,至3.0 GPa时消失.高压下酞菁分子间所形成的激基缔合物荧光受抑制,而常压下α相酞菁中观察不到的酞菁分子荧光在高压下出现,这可能与酞菁晶体中呈平行排列的分子之间在压力下重叠程度减小有关.     

高压导致纳米TiO2形变的电子显微研究

α-PbO₂相TiO₂高压相具有适宜的带隙能和可见光范围的光催化能力,是一种适用于可见光、高效且环保的光催化材料.本文使用金刚石对顶压砧对锐钛矿纳米球进行加压-卸压处理得到了α-PbO₂相TiO₂高压相.利用透射电子显微镜对比初始样品和卸压样品,观察结果表明晶粒发生了明显形变,高分辨图显示其晶粒中存在大量[100]方向层错和形变孪晶,其中亚微米级晶粒中形成了透镜形片层结构的形变孪晶带;纳米级晶粒中形成了扇形多重形变孪晶.研究表明高压下锐钛矿TiO₂可以发生明显的形变,其形变的微观机制与金属类似,主要为形变孪晶和层错滑移,形变孪晶的形成存在明显的尺寸效应.这些结果为TiO₂高压相变的尺寸效应研究提供了一个新的切入点,同时还为制备孪晶α-PbO₂相TiO₂高压相提供了方法.