正庚烷相变序列的高压拉曼光谱研究

在室温条件下, 利用金刚石对顶砧超高压实验技术, 对液态的正庚烷进行了原位高压拉曼光谱研究, 采用红宝石荧光压标测压, 实验的最高压力为20.78 GPa。实验中发现, 当压力达到1.2 GPa左右时, 原本透明的样品腔内有小晶粒形成, 此时测量的拉曼谱上发现有许多新的拉曼峰出现。因此, 我们判断正庚烷在此压力下发生了一次相变; 当压力增加到3 GPa左右时, 在92.42 cm-1和2913.6 cm-1处又出现了2个新的拉曼峰, 并且拉曼频移随压力变化的曲线出现拐点, 我们推测在此压力下正庚烷可能又发生第二次相变; 当压力高于14.5 GPa时, 正庚烷发生了第三次压致相变; 而当压力介于7.5~14.5 GPa之间正庚烷处于两相共存的状态。我们给出了液体正庚烷在高压下的相变序列为: 液相-旋转相Ⅲ-旋转相Ⅳ-结晶相。该研究结果为进一步理解和研究其他正烷烃在高压下的结构、物理和化学特性提供了理论基础。     

石膏的高压原位Raman光谱和相变研究

 利用金刚石对顶砧（DAC）高压装置产生高压,在0~35 GPa压力范围,对石膏（Gypsum,CaSO₄·2H₂O）晶体进行了高压原位Raman光谱研究。根据高压Raman光谱的实验数据,给出了石膏晶体Raman振动频率与压力的依赖关系;在4.5 GPa附近,在对称性伸缩振动范围,发现新的Raman峰1 012  cm^-1出现,这个峰的强度随压力升高逐渐增强,据此断定在4.5 GPa 附近,石膏晶体发生了压力导致的结构相变。     

环庚烷的高压拉曼光谱研究

 利用金刚石对顶砧（DAC）装置产生高压,在室温下对环庚烷进行了高压原位拉曼光谱研究。实验的最高压力是17.00 GPa。研究结果表明,在实验的压力范围内,室温常压下为液态的环庚烷在0.53 GPa发生了液-固相变;在3.45~5.58 GPa压力区间,环庚烷的拉曼频移随压力变化的曲线和拉曼峰的半高宽随压力的变化曲线都出现了拐点,由此判断,环庚烷可能发生了固-固相变。     

氨的半水合物的高压拉曼光谱研究

在室温条件下, 利用金刚石对顶砧超高压技术, 对氨的半水合物(2NH3·H2O) 进行了原位高压拉曼光谱研究, 采用红宝石荧光压标测压, 实验的最高压力为41.0 GPa。装入金刚石对顶砧样品腔的初始样品为液态的氨的半水合物, 当压力达到3.5 GPa时, 显微镜下观察到整个样品腔内均匀的出现块状晶体, 同时, 测量到的拉曼谱上出现许多新的拉曼峰。因此, 我们判断在此压力下液态的2NH3·H2O发生了液固相变。当压力增加到19.0 GPa左右时, 2NH3·H2O的拉曼频移随压力变化的曲线有拐点, 并且具有软化特性的N-H伸缩振动模式消失。我们分析这是因为在高压下, 通过O-H…N成键的II型氨分子发生了旋转, 所以2NH3·H2O在此压力下发生了一次固固相变。     

AIN 纳米线高压相变的 Raman 光谱特征

利用金刚石对顶砧(DAC)技术和显微 Ramana 光谱原位测量技术,在0～33.1 GPa 压力范围对 AIN 纳米线进行了高压相变研究.在24.4 GPa 附近,A1(LO)振动模式呈现出较大的非对称性宽化的特征,表明发生了六角纤锌矿到立方岩盐矿的结构转变.岩盐矿结构 AIN 纳米线的无序声子散射导致了高压相的Raman 散射信号.卸压后,高压相的 Raman 光谱特征被保留下来.根据纤锌矿结构 AIN 纳米线的振动模式频率随压力的变化关系,讨论了 AIN 纳米线和体材料在转变路径上的区别,并计算了纤锌矿结构中对应不同声子模式的格林爱森常数.     

MnF2的高压Raman光谱研究

 本文首次报道了在0~3.21 GPa压力范围内MnF₂的高压Raman光谱，结果表明压力在1.32 GPa附近，MnF₂发生了一次结构相变，晶胞中氟原子构成的八面体没有解体。在3.21 GPa下，Raman谱带消失，表明又有一次结构相变发生。     

常温及常压至1.2GPa条件下异辛烷的拉曼光谱研究

利用碳化硅压腔在室温(25℃)下,研究了异辛烷(2,2,4-三甲基戊烷)在常压至1.2GPa条件下的拉曼光谱特征。研究结果表明,异辛烷CH2和CH3的碳氢伸缩振动的拉曼位移随着压力的增大均呈线性向高频方向移动,其拉曼位移与压力的函数关系为:ν2 873=0.002 8P+2 873.3;ν2 905=0.004 8P+2 905.4;ν2 935=0.002 7P+2 935.0;ν2 960=0.012P+2 960.9。在1.0GPa附近,异辛烷的拉曼位移出现突变,与显微镜下观察发生的异辛烷液-固相变一致。结合异辛烷在常压下的熔点数据,获得了异辛烷的液-固两相相图,并根据克拉贝龙方程获得了液-固相转变过程中的摩尔体积变化量ΔVm=4.46×10-6 m3.mol-1和熵变ΔS=-30.32J.K-1.mol-1。     

高压下橄榄石的激光拉曼光谱研究

本文以实验为基础,给出了石英及橄榄石的拉曼谱图,利用不同压力点石英的拉曼位移公式计算了不同压力点的压力值;由橄榄石拉曼谱图得到了橄榄石拉曼特征峰随压力的变化情况:随压力的升高,橄榄石的拉曼特征峰向高波数方向偏移,两个拉曼峰之间的波数差减小,半峰宽增大,并且橄榄石的拉曼特征峰波数随压力的变化不是线性的。     

硫化铁的两个电导率相关的相变

 由于X射线对高级相变和电子相变不够敏感,致使很多物质的相变和新的性质被忽略。对物质电阻的变化进行分析可以很好地弥补这一缺陷。通过金刚石对顶砧上原位电阻测量方法,在0~88.7 GPa的压强范围内,在300~443 K的温度条件下,基于范德堡法电阻测量原理,对硫化铁的电导率进行了测量。通过对电导率的分析发现,在零压、温度为408 K的条件下,硫化铁转变成了NiAs结构相。在34.7 GPa和61.3 GPa压强处发现了两个新的突变点,为了印证这两处相变的可靠性,分别测量了在不同压强下样品电导率随温度的变化情况。     

原位高压微米氧化锌电学性质的研究

利用集成有金属薄膜电极的金刚石对顶砧,对微米氧化锌样品进行了原位高压电导率测量.结果表明,在919 GPa时样品电导率达到最小值,在919—1122 GPa时样品电导率急剧增大,说明此时样品从纤锌矿结构向岩盐矿结构转变直至完全相变,1122　GPa为相变点.通过测量不同条件下高温退火处理的样品电导率,明显看到氧空位对电导率的影响. 关键词： 高压 微米氧化锌 电导率 金刚石对顶砧     

顽火辉石的高温高压同步辐射研究

 采用同步辐射能量色散X射线衍射技术、激光加热技术和金刚石对顶砧（DAC）高压装置,在温度为2 000 K和压力为23 GPa的范围内,对采自地幔二辉橄榄岩中的顽火斜方辉石,进行了原位的高温高压能量色散X射线衍射（EDXRD）测量。实验结果表明：当压力为15.3 GPa、温度为1 600 K时（相当于地球内部410 km处的地震波不连续界面的温压环境）,顽火斜方辉石转变为橄榄石的β相——瓦兹利石（Wadsleyite）相;继续加温加压至2 000 K、23 GPa时（相当于地球内部670 km处的地震波不连续界面的温压环境）,顽火斜方辉石相变为钛铁矿（Ilmenite）结构和钙钛矿（Perovskite）结构的混和相。实验结果进一步证明,在地幔中存在的两个地震波不连续界面是由橄榄石、顽火斜方辉石等矿物的相变引起的。     

常温和100~800 MPa压力下石膏的Raman光谱研究

 利用金刚石压腔装置测量了高压下石膏中S—O键的4种振动模式和结晶水中羟基伸缩振动Raman位移，研究结果表明：在常温（25 ℃）和100~800 MPa压力范围内，石膏中S—O键的Raman谱峰的位移随压力的增加而向高波数方向移动，结晶水中羟基的两个伸缩谱峰随着压力的增加而向低波数方向移动，同时得到了各个谱峰与压力之间的关系式，其中结晶水中羟基的两个伸缩谱峰的dν/dp值有较大不同，是由于结晶水中含有两个强度不同的氢键所致。     

高压条件下高能重离子辐照材料研究进展

高能重离子辐照处于高压条件下材料的研究,是随着高能重离子加速器技术的快速发展而出现的一个新的研究领域, 研究结果涉及材料学、 地质学、地质年代学、核废料处理学等学科。简要介绍最近几年国内外在高能重离子辐照高压条件下材料研究领域的研究现状及已取得的结果,并对未来在兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL CSR）上开展相关研究工作的前景作了展望。With development of high energy heavy ion accelerator, it is possible to perform heavy ion irradiation experiments of pressurized materials in diamond anvil cells(DACs). It is a new research field. The results expected from irradiation experiments under high pressure will have impacts on several scientific fields such as materials science,geo science,geochronology,and nuclear waste storage. In this paper, some of recent works in this field are presented and reviewed. Furthermore,the research plan of materials under high pressure based on HIRFL-CSR is introduced.     

High-pressure Raman study of solid hydrogen up to 300 GPa

The high-pressure behavior of solid hydrogen has been investigated by in situ Raman spectroscopy upon compression to 300 GPa at ambient temperature. The hydrogen vibron frequency begins to decrease after it initially increases with pressure up to 38 GPa. This softening behavior suggests the weakening of the intramolecular bond and the increased intermolecular interactions. Above 237 GPa, the vibron frequency softens very rapidly with pressure at a much higher rate than that of phase III, corresponding to transformation from phase III into phase IV. The phase transition sequence has been confirmed from phase I to phase III and then to phase IV at 208 and 237 GPa, respectively. Previous theoretical calculations lead to the proposal of an energetically favorable monoclinic C2/c structure for phase III and orthorhombic Pbcn structure for phase IV. Up to 304 GPa, solid hydrogen is not yet an alkali metal since the sample is still transparent.     

0.1~800 MPa压力下方解石拉曼光谱的实验研究

 利用石英的拉曼谱峰与温度和压力的关系，检验了在金刚石压腔中用方解石拉曼谱峰确定体系压力的可行性，并初步确定了在常温下方解石的拉曼谱峰与压力的关系。实验研究结果表明：在实验的压力范围内方解石稳定，且其1 085 cm^-1 谱峰约为石英464 cm^-1谱峰的3倍强度，因此非常适合作为热液金刚石压腔的压力标定物。在温度26 ℃、压力0.1~800 MPa条件下，方解石的拉曼谱峰（1 085 cm^-1）随着压力的增加，呈线形增大，其关系式为：p(MPa)=192×(ν_p－1 085)－21.8，1 085 cm^-1<ν_p<1 090 cm^-1。