压力高达27 GPa下天然奥长石的XRD分析

在室温高达27 GPa压力下对天然奥长石(Na_0.86K_0.02Ca_0.12Mg_0.01(Fe_0.01Al_1.12Si_2.87O₈))粉晶进行了原位同步辐射X光衍射(XRD)测量,获得了样品的状态方程。实验数据表明随着压力增大奥长石样品在大约3.5 GPa发生了三斜向单斜的相变(P1→C2)和在大约10.0 GPa发生了单斜对称相变(C2→C2/m)。样品三个相的体模量计算值分别为K₀=73.8 GPa (K′=10.98), K_(C2)=124 GPa (K′=1.05) 和K_(C2/m)=272 GPa (K′=0.625)。样品的元素组成影响其T-O-T 键角的刚度、M-O键的强度和Si-O-Al键角的弯曲,从而导致奥长石样品在高压行为的特殊变化。三斜相的奥长石晶胞压缩性具明显的各向异性。实验结果表明在冷俯冲带奥长石可能是碱金属和碱土金属深循环的载体。     

1.0～4.4GPa下奥长石拉曼光谱特征的变化

常温、1.0～4.4GPa下,利用激光拉曼光谱研究了奥长石晶体结构随压力的变化。发现,压力为2.9GPa时,517cm-1附近出现新的谱峰,奥长石开始相变。3.4GPa时,源于奥长石结构中M—O伸缩振动的288cm-1拉曼谱峰频移发生突变,517cm-1附近谱峰消失,奥长石由三斜晶系完全相变为单斜晶系(P1-I1)。随压力增加,归属于奥长石四面体结构中Si—O—Si弯曲振动的458及516cm-1谱峰随压力增加有规律地向高频方向偏移,斜率分别是1.667cm-1/GPa和3.560cm-1/GPa,而源于Al—O—Al弯曲振动的480cm-1谱峰与压力没有明显的线性变化关系。卸压过程中,288cm-1拉曼谱峰频移保持不变,458,480及516cm-1谱峰向低频偏移。长石类矿物的相变压力与结构中八元环所含阳离子种类有关。     

三聚氰胺(C_3N_6H_6)的高压Raman与压致结构相变研究

本文在8 7GPa压力范围内研究了三聚氰胺(C3N6H6)的高压原位Raman光谱。通过内、外Raman活性模的压致效应,发现在1 5GPa和6 0GPa压力下该分子晶体发生了压致结构相变。用空间群相关原理确认在1 5GPa压力下它从单斜相转变为三斜相;在6 0GPa压力下又发生了另一次结构相变。然后在室温高压条件下对三聚氰胺进行了原位同步辐射能量散射x-ray衍射实验(EDXD),在14 7GPa压力范围内,观察到常压下为单斜晶系的三聚氰胺经历了两次压致结构相变。在1 3GPa下,三聚氰胺分子晶体从单斜相转变为三斜相;在8 2GPa又转变为正交相。本实验结果为利用三聚氰胺碳氮有机分子晶体高温高压合成超硬C3N4共价晶体的研究提供了重要信息。     

PbWO_4微晶高压结构相变的Raman光谱研究

本文利用溶剂热方法合成出具有锥形结构的四方白钨矿相PbWO4微晶,并结合金刚石对顶砧压机,利用Raman光谱手段研究了其在22GPa压力下的结构变化。结果发现,在大约4.2GPa,发生了向单斜结构PbWO4-Ш相的局部转变。随着压力继续增大至7GPa,又发现了向亚稳单斜结构的褐钇铌矿相的转变。大约13.2GPa后,亚稳相褐钇铌矿结构也转变为更为致密的PbWO4-Ш相。该相变过程为可逆相变,卸压后恢复为白钨矿结构。     

理解O(~3P)+CHD_3→OH+CD_3反应的转动模式特异性:反应物排列图像（英文）

本文采用含时波包方法和七维约化量子模型研究了典型碳氢氧化反应O(~3P)+CHD_3→OH+CD_3中反应分子CHD_3的转动模式特异性.发现理论计算反应几率依赖于CHD_3转动量子数J在分子对称轴上的投影K和在O-CHD_3分子间轴上的投影Ktot,即P_(K_(tot))=K=0P_(K_(tot))=K=JP_(K_(tot))=J,K=0=P_(K_(tot))=0,K=J.这种关系可以用反应物分子相对取向进行解释.另外,反应物CHD_3的转动激发(J≤4)表现出比较弱的促进作用,但是K=0转动态激发的促进作用比K=J的强,主要得益于K=K_(tot)=0分量的贡献.该分量对应于CHD_3的滚动转动,这种运动形式可以增大初始有效反应碰撞角度的范围.     

辉石结构与相变的第一性原理研究

利用第一性原理方法研究了Mg端员辉石(MgSiO3)低压相(Pbca、P2_1/c)和高压相(C2/c、P2_1ca)在不同压力下(0~30GPa)的结构。首先计算得到了不同压力下各相的晶胞体积,并由状态方程拟合得到了体积模量,结果显示在零温零压条件下Pbca和P2_1/c(低压单斜相)的体积模量相近,C2/c的体积模量最大(比Pbca的大3%),而P2_1ca作为高压相其体积模量却比Pbca小很多。其次分析了Mg端员辉石3个轴向的压缩性,发现C2/c相的c轴比a轴难压缩,与前人研究的透辉石(MgCaSi2O6)的表现相反。P2_1/c、C2/c、P2_1ca的链角随着压力的增大而减小;Pbca其中一种链角的变化趋势和其他3个相一样,而另一种链角先随着压力的增大而减小,在达到7GPa后开始增大,可能表示相的不稳定或开始相变。最后通过研究不同相之间的焓值差,讨论了Mg端员辉石在低温高压下可能存在的相变情况。     

微区Raman光谱在TiO_2高压结构相变研究中的应用

本文以金红石单晶TiO2和锐钛矿多晶TiO2为研究对象,应用金刚石小压机和原位拉曼光谱测量技术,系统研究了室温高压下TiO2的结构相变。原位拉曼测量表明,金红石单晶TiO2在压力达到12.91GPa时开始发生由金红石结构向斜锆石结构(MI)的相变,当压力达到14.16 GPa时,相变完成;继续加压到21.65 GPa,没有发现进一步的相变;卸压时由斜锆石结构转变为PbO2结构,相变发生在大约7.11 GPa处。锐钛矿多晶TiO2在压力达到4.26 GPa时开始向PbO2结构转变,当压力达到8.34 GPa时相变完成;继续加压到12.94 GPa,样品开始发生由PbO2结构向斜锆石结构的相变,当压力达到18.74 GPa时相变完成;继续加压到21.39 GPa,没有发现进一步的相变;卸压时也由斜锆石结构转变为PbO2结构,起始相变压力点应高于8 GPa。     

斜波压缩下RDX单晶的动力学特性

利用小型脉冲功率装置CQ-4,实现了RDX单晶(210),(100)两种晶向15 GPa内的斜波压缩加载.利用激光干涉测速技术,实验获得了RDX单晶样品与LiF界面的速度历史曲线.速度曲线表现出明显的三波结构,表明出现了弹塑性转变和a-g相变.分别计算了两种晶向的应力屈服极限和屈服强度,不同晶向的RDX单晶的屈服极限表现出明显的差别.并对斜波加载下的a-g相变特征进行了分析,两种晶向的相转变起始压力基本相同, a-g相变起始压力在3.5—4.0 GPa之间,相变起始压力至5 GPa内均为相转变区, 5—15 GPa为稳定新相.     

石墨相C_3N_4压致结构相变研究

将有机物三聚氰胺(C3N6H6)高温热解,得到了石墨相C3N4(g-C3N4)。利用同步辐射X射线衍射和金刚石对顶砧(DAC)高压技术,在室温下对g-C3N4进行了结构变化研究。实验结果表明,在16.57 GPa压力范围内,g-C3N4发生了压致结构相变,在6.6 GPa压力下,晶体结构由原来的石墨相转变为三斜相。使用Birch-Murnagha等温状态方程拟合出了样品的等温状态方程。     

钨酸锆制备与高压下的相变研究

采用固相烧结法制备了纯度较高的钨酸锆(ZrW2O8)粉体,并利用金刚石对顶压砧(DAC)对其进行了原位高压同步辐射X射线衍射研究。结果表明:在常温下,压力0.27GPa附近,晶体的对称性降低,并发生α-ZrW2O8向γ-ZrW2O8晶体结构相变;压力3.81GPa附近,γ-ZrW2O8完全转变为非晶相。通过拟合得到α-ZrW2O8的体弹模量B=(40.0±3.8)GPa,γ-ZrW2O8的体弹模量B=(37.0±3.0)GPa。     

冲击加载下FeMnNi合金相变和层裂特性实验研究(英文)

采用激光速度干涉仪(VISAR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)联合测试技术,利用等厚对称加载和逆向加载实验,研究了Fe MnNi合金的冲击相变和层裂行为。结果发现:加载压力大于6.5 GPa时,Fe MnNi合金样品发生α→ε相变;中心稀疏波的卸载作用使内压力降至4~5 GPa时,Fe MnNi合金样品发生ε→α逆相变,并伴有卸载稀疏冲击波形成。分析Fe MnNi合金样品中塑性波、相变波、稀疏波和稀疏冲击波的传播作用过程,发现加载压力大于其相变应力时,等厚对称加载下Fe MnNi合金存在产生层裂行为的物理机制。     

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.      

金刚烷的高压拉曼光谱研究

对金刚烷(C_(10)H_(16))进行了常温原位高压拉曼光谱研究,最高压力为25 GPa。通过分析高压拉曼光谱,结合拉曼频移随压力的变化情况,得出在实验压力范围内C_(10)H_(16)发生了多次相变。0.6 GPa时,C_(10)H_(16)由常温常压下的无序相(α相)转变为有序相(β相);继续加压至1.7 GPa时,第2次结构相变开始,直至3.2 GPa,第2次相变完全结束;第3次相变开始于6.3 GPa,结束于7.7 GPa;22.9 GPa时发生了第4次结构相变。另外,首次在拉曼光谱上探测到第3次相变过程中晶格振动峰的变化,说明第3次相变并非前人报道的等结构相变。     

碰撞诱导振动能量转移K_2[1~1Σ_u~+(v′=2)]+He,H_2→K2[1~1Σ_u~+(v′=1,3)]+He,H_2

在样品池条件下,利用激光诱导荧光方法研究了K2[11Σ+u(v′=2)]+He,H2→K2[11Σ+u(v′=1,3)]+He,H2的碰撞能量转移。池温保持在420 K,He和H2气压在40~250 Pa之间变化。脉冲激光激发K2基态至11Σ+u(v′=2)态,荧光中含有直接和碰撞转移荧光成分,记录直接11Σ+u(v′=2)→11Σ+g(v″=0)荧光发射的时间分辨强度。在发射开始时v′=2能级的布居未受v′=1,3→v′=2碰撞转移的影响,因此光强为一纯指数曲线,从强度的对数值给出的直线斜率得到有效寿命,由Stern-Volmer方程得到v′=2→v″=0的辐射寿命为(36±7)ns,v′=2与He和H2碰撞的总的转移截面分别为(3.0±0.5)×10-16cm2和(6.4±1.2)×10-15cm2。在不同的He和H2气压下,测量v′=1,2,3→v″=0的时间积分荧光强度,结合11Σ+u(v′=1,3)能量辐射率的测量,得到了v′=2→v′=1和v′=2→v′=3的碰撞转移面分别为(1.4±0.5)×10-16cm2,(1.2±0.4)×10-16cm2(对K2+He)和(3.2±1.0)×10-15cm2,(2.6±0.9)×10-15cm2(对K2+H2)。     

非静水压下HMX炸药晶体的高压相变

HMX是一种性能优良的高能炸药,在武器工业中广泛使用。目前,HMX在高压下特别是非静水压下的相变规律仍存在争议。为此,采用不同的传压介质,开展了非静水压下HMX晶体的高压拉曼实验研究。结果表明,HMX晶体分别在4.9、13.9和17.5 GPa发生了结构相变。在13.9 GPa下,HMX开始发生相Ⅱ→相Ⅲ的相变,并在一定的压力范围内两相共存;当压力为17.5 GPa时,出现另一个新相(相Ⅳ),在17.5～23.6 GPa的压力范围内出现相Ⅱ、相Ⅲ和相Ⅳ三相共存现象。HMX晶体在非静水压下的相变路径与准静水压下的相变路径完全不同,非静水压环境下的压力梯度是造成该差异的原因。     

利用原子集团多重散射理论决定HCOO-Cu(110)的结构

利用原子集团多重散射理论计算甲酸在Cu(110)表面催化分解中间产物HCOO(formate)的O原子K边X射线吸收精细结构谱,证实formate吸附在Cu(110)表面长方元胞的短桥位,求得C—O键长等于1.26±0.01?,Cu—O键长为1.975±0.02?,O—C—O键角处于130°—134°范围内。上述结果与光电子衍射谱的分析结论一致。 关键词：     

紫外拉曼光谱研究钇掺杂的氧化锆体系表面相变

本文用紫外拉曼 ,近可见拉曼光谱和XRD检测了不同焙烧温度下Y2 O3-ZrO2 的相变过程。紫外拉曼光谱对样品表面相变极其灵敏 ,而近可见拉曼光谱和XRD提供的主要是体相和表面的混合信息。在紫外拉曼谱图中 ,只观察到单斜相的谱峰 ,没有明显的四方晶相的信号 ,这表明样品的表面主要是单斜晶相。然而 ,XRD和近可见拉曼光谱的结果显示Y2 O3-ZrO2 体相是四方晶相。焙烧温度超过 40 0°时 ,紫外拉曼 ,近可见拉曼和XRD晶之间明显不同的结果表明Y2 O3-ZrO2 在表面区四方相很易转变为单斜相 ,体相中的四方相由于钇的添加而稳定存在。根据紫外拉曼和XRD结果 ,当升高温度时 ,在样品的表面形成一单斜相层 ,体相钇稳定的四方相 ,且由于Y2 O3的存在抑制了单斜相进一步向体相发展。     

高压下FeNiP的压缩性

利用金刚石压腔技术和原位同步辐射X射线衍射技术,对FeNiP(■)的压缩性进行了实验研究。常温下,FeNiP在0～23.4 GPa压力范围内保持■结构不变。用Birch-Murnaghan状态方程对单位晶胞体积随压力的变化关系(p-V关系)进行拟合,得到:体积模量K_0=153(2) GPa,体积模量微商K_0~′=5.7(2),零压下晶胞体积V_0=101.6(1)?~3;或K_0=167(1) GPa,K_0~′=4.0(固定值),V_0=101.5(1)?~3。与Fe_2P相比,FeNiP的体积模量更小,呈现出与Fe_2P相反、与Ni_2P相同的轴向压缩各向异性,据此探讨了Ni对(Fe,Ni)_2P压缩性的影响。应用当前实验结果,估算了FeNiP、Fe_2P、Fe_3P、Fe_(2.15)Ni_(0.85)P和Fe_3S在月球外核温压条件下的密度,通过与γ-Fe及月球外核密度的比较,得出Ni的加入会使"Fe-轻元素"体系的密度更接近月球外核密度,进一步阐释以多元合金体系(如Fe-Ni-S-P)为对象来研究行星核部物质组成更具合理性。     

给定压力下纯铁材料的冲击相变与层裂特性研究

采用VISAR测量样品自由面速度剖面和回收样品观测分析联合技术,开展等厚对称碰撞实验,结合文献中的实验结果,研究了冲击加载压力大于纯铁材料冲击相变阈值约2~5 GPa和大于冲击相变阈值约10 GPa两种压力状态下纯铁材料的加卸载历程及各相区的变化,并从应力波相互作用的角度,指出了冲击加载压力略大于纯铁材料相变阈值约2 GPa时,等厚对称碰撞样品"反常"二次层裂与冲击相变及逆相变的关联机制。     

纳米二氧化铈的高压拉曼光谱研究

本文利用金刚石对顶砧高压技术,在0.1MPa～47.5GPa压力范围内对粒径为8nm的纳米CeO2进行了高压拉曼光谱研究。研究结果表明,常压下萤石结构的纳米CeO2(空间群Fm3m)在24.3GPa时开始发生萤石结构到PbCl2类型(空间群Pnam)的结构相变。这个相变为可逆相变,卸压至零压时样品恢复至萤石结构。