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。     

正辛烷的高压拉曼光谱研究

 采用金刚石对顶砧高压装置,在室温下对正辛烷（C₈H₁₈）进行了原位高压拉曼光谱研究,实验的最高压力为13GPa。在实验的压力范围内,正辛烷的拉曼峰位随压力的升高均向高频移动,峰强逐渐减弱,峰形变宽。常态为液态的正辛烷在0.8 GPa时,拉曼频移随压力的变化曲线出现了拐点,发生了液－固相变;在6.8 GPa时,伴随着原拉曼峰的消失或劈裂,以及新拉曼峰的出现,此时正辛烷可能发生了固－固相变。该相变压力低于已有的低碳数正烃烷的压致相变结果。正烃烷的压致相变压力点,具有随着结构链长的增加,其相变压力降低的规律。     

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。     

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。     

高压下正戊醇的拉曼光谱原位研究

在室温(23℃)高压条件下,利用立方氧化锆压腔研究了正戊醇在波数800~3 000 cm-1范围内的拉曼光谱。拉曼谱峰随着压力的增大变得越来越尖锐,C—H伸缩振动峰在高压下不易被分离。在0.1 MPa~1.75 GPa,其C—H伸缩振动峰均随着压力的增大向高波数方向线性移动,拉曼频移与压力的线性拟合方程分别为:P(MPa)=69.652 65.(Δνp)single,T=23℃+105.806 93,0(Δpν)single(cm-1)≤23;P(MPa)=77.974 04.(Δpν)2 960,T=23℃+95.390 5,0(Δνp)2 960(cm-1)≤21;P(MPa)=126.956 39.(Δpν)2 863,T=23℃-110.648 09,0(Δpν)2 863(cm-1)≤13。正戊醇的C—H伸缩振动单峰拟合的波数随压力的变化关系为(sνingle/P)T=(14±1)cm-1,适合用来标定体系压力。在压力为1.75 GPa时,正戊醇的拉曼谱峰有明显跳跃,同时镜下观察到其液-固相转变。液-固相转变过程中的摩尔体积变化为ΔVm=1.84×10-6m3.mol-1。     

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。     

正铁氧体SmFeO_3高压拉曼研究(英文)

本文主要通过高压拉曼光谱研究了正铁氧体SmFeO3的晶格振动模式在外加压力作用下的行为规律,高压实验中压力最高为29.7GPa。本文采用溶胶凝胶法,制备出具有正交结构,其空间群为Pnma的SmFeO3。在外加压力作用下,所有观察到的拉曼振动模式都呈现出宽化趋势。特别是位于621.1cm-1的FeO6八面体的反弹性振动模式Ag(1)与位于452.7cm-1的FeO6八面体的弯曲振动模式B3g(3),其压力系数出现最大值。与此相反,Sm-O振动模式Ag(7)的压力系数却非常小。这说明外加压力更容易影响到FeO6八面体的晶格变化,而不是SmO12十七面体的改变。SmFeO3的这种高压下晶格振动模式变化行为类似于G型结构的CaSnO3。同时,文中还给出了所有声子零压模式下的格林爱森参数与体弹模量的比值。这些参数可用于进一步测量单轴或者双轴的应变力,可深入理解声子频率在张力作用下移动的表现行为。     

高压下石英的激光拉曼光谱研究

在高压实验中,石英的相变被广泛作为实验仪器压力校正的标准,而在压力较低的情况下,石英通常还被用作压力指示剂,用来指示金刚石压腔中的压力.Christian等曾经论述了石英的拉曼特征峰的漂移小于20 cm-1时,其漂移量与压力的关系式.为了扩大关系式的适用范围,笔者利用金刚石压腔,以目前广泛使用的压力指示剂—红宝石作为压...     

常温高压条件下硬石膏相变的原位拉曼光谱研究

硬石膏（CaSO₄）是地球上分布最广的硫酸盐矿物之一,为研究硬石膏向高压硬石膏转变的压力条件和相变机理、确定硬石膏拉曼光谱压标的适用范围,实验结合水热金刚石压腔和激光拉曼光谱实验技术,研究了常温高压条件下硬石膏的相变过程以及硬石膏和高压硬石膏的拉曼光谱特征。实验结果显示,常温条件下硬石膏向高压硬石膏发生相变的压力在2.3 GPa左右,但是该相变压力在增压和降压过程中存在较大差异,表明硬石膏与高压硬石膏的转变过程存在明显滞后性,证实了该相变过程属于重建型相变。由于重建型相变的控制因素除了温度和压力之外,还包括相变的速率以及矿物结构的亚稳定性等,从而很好地解释了不同实验者获得的硬石膏与高压硬石膏的相变压力之间存在的巨大差异。与硬石膏相比,高压硬石膏的拉曼光谱特征表现为SO₄对称伸缩振动（ν₁）从1 128.28 cm-1突然下降至1 024.39 cm-1,同时对称弯曲振动（ν₂）分裂为441,459和494 cm-1三个峰,反对称伸缩振动（ν₃）分裂为1 136,1 148,1 158和1 173 cm-1四个峰,反对称弯曲振动（ν₄）也分裂为598,616,646和671 cm-1四个峰,可以作为判定硬石膏进入高压相态的有效标志。与硬石膏相比,高压硬石膏SO₄振动产生的拉曼峰数量更多、强度更低,表明影响SO₄振动的原子更多、分布更加复杂,这与高压硬石膏晶体结构（独居石结构,单斜晶系）的对称性比硬石膏（斜方晶系）更低相吻合。在硬石膏结构稳定的压力范围内（常压至2.3 GPa）,硬石膏SO₄拉曼振动中除了ν_2,416的振动频率变化不显著以外,其余振动均随着压力的升高以稳定的速率向高波数方向移动,同时谱峰的强度、形态和半高宽没有明显改变,从而保证了不同压力下硬石膏的拉曼峰具有一致的拟合误差和压力标定精度。同时,还通过方解石ν_{1,1 085}拉曼峰随压力的变化速率、方解石向CaCO₃-Ⅱ以及CaCO₃-Ⅱ向CaCO₃-Ⅲ的相变压力对硬石膏压力标定结果进行检验,确定了硬石膏压标的可靠性。     

方解石高压相变的拉曼光谱研究

应用金刚石压腔结合拉曼光谱技术研究了方解石-Ⅰ在静水高压作用下相转变为方解石-Ⅲ的过程.结果表明,压力增大的过程中,方解石-Ⅰ晶体的三个拉曼特征峰均向高频移动;在1 103 MPa条件下,体系中的水介质结冰,冰点处方解石-Ⅰ晶体性质没有变化;继续加压至1 752 MPa时矿物的拉曼特征峰发生了突变,表明晶体由方解石-Ⅰ相转变为方解石-Ⅲ相中的的A型方解石;相变后矿物的拉曼特征峰显示了从矿物内部向边缘的过渡中,相变程度逐渐增大的趋势;该研究也体现了金刚石压腔结合拉曼光谱技术在定性分析矿物结构相变过程中原位测试的优势.     

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。     

A Brief Overview of the Effect of High Pressures on the Vibrational Spectra of Biomaterials

Abstract

The application of high pressures to biomaterials can often result in significant structural modifications and, in some cases, also lead to changes in the rates and the equilibria of any associated biological activities. Pressure-induced changes can conveniently be monitored by molecular spectroscopy. We present here a brief overview of the effects of high pressures on the IR and Raman spectra of biomaterials that have been reported over the past 25 years. Examples of the biomaterials that have been examined are model antithyroid drugs, proteins, amino acids, dental materials, human bones, and bioorganometallic compounds. In addition, some recent investigations on the effect of pressure on microbial activity and the conversion of biomass into molecular hydrogen under supercritical water conditions are discussed. Two typical diamond-anvil cells (DACs), which are used for high-pressure vibrational spectroscopic measurements, are also described here.     

A high pressure Raman study of TeO2 to 30 GPa and pressure-induced phase changes

The effect of pressure on the Raman modes in TeO₂ (paratellurite) has been investigated to 30GPa, using the diamond cell and argon as pressure medium. The pressure dependence of the Raman modes indicates four pressure-induced phase transitions near 1 GPa, 4.5 GPa, 11 GPa and 22 GPa. Of these the first is the well studied second-order transition fromD ₄ ⁴ symmetry toD ₂ ⁴ symmetry, driven by a soft acoustic shear mode instability. The remarkable similarity in the Raman spectra of phases I to IV suggest that only subtle changes in the structure are involved in these phase transitions. The totally different Raman spectral features of phase V indicate major structural changes at the 22GPa transition. It is suggested that this high pressure-phase is similar to PbCl₂-type, from high pressure crystal chemical considerations. The need for a high pressure X-ray diffraction study on TeO₂ is emphasized, to unravel the structure of the various high pressure phases in the system.     

Raman G‐mode of single‐wall carbon nanotube bundles under pressure

Raman studies of nanotubes under pressure have been a lively area of research. However, the results are not always as expected and at times have not been adequately explained. One example of the diversity of the results is the higher energy Raman mode (the graphitic mode, GM) shift to higher wavenumber under pressure. Here we report a new high‐pressure Raman study showing that the effects of the variation in the tube diameters and the pressure transmitting medium are both crucial for understanding the outcomes of such high‐pressure experiments. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Phase transitions in PbTe under quasi-hydrostatic pressure up to 50 GPa

PbTe has been investigated using synchrotron X-ray diffraction (XRD) in a diamond anvil cell under quasi-hydrostatic pressures up to 50 GPa. Upon compression to 6.6 GPa, the initial NaCl phase transforms to an intermediate phase, which is confirmed to be an orthorhombic structure with a space group Pnma. At 18.4 GPa, the intermediate Pnma phase undergoes a phase transition to the CsCl structure. The systemic analysis of the crystal structures between the NaCl and intermediate phases indicates that the structure of the Pnma phase could be derived from the distortion of the NaCl structure. The bulk modulus of the CsCl phase is B₀=52(2) GPa with V₀=60.8(4) ų and B′₀=4.0 (fixed), slightly larger than the NaCl phase (B₀=44(1) GPa) and the intermediate phase (B₀=49(3) GPa).