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。     

Na2CO3的高压拉曼光谱研究

碳酸盐是碳在地球内部的重要载体之一,其在地幔高温高压条件下的晶体化学是理解地球深部碳的赋存状态和循环过程的关键,而结构稳定性和相变是晶体化学最基本的研究内容。碳酸钠（Na₂CO₃）是一种常见的碱性碳酸盐矿物,在产自地幔过渡带-下地幔的金刚石中已发现含钠的碳酸盐矿物包裹体,这成为碳酸钠能够俯冲进入地幔深部的直接矿物学证据。前人利用拉曼光谱技术研究了Na₂CO₃在常温常压下的晶格振动模式,但其在高压下的稳定性和结构变化却鲜有报道。利用金刚石压腔装置结合先进的共聚焦拉曼光谱技术,以硅油作为传压介质,在准静水压力条件下,在0.001～27.53 GPa压力区间对Na₂CO₃粉末在600~1 200 cm-1波段的振动特征进行了细致地分析。本次实验重点分析了[CO₃]2-基团振动模式在升压和卸压过程中的行为。结果表明,在0.001～11.88 GPa压力范围内,[CO₃]2-基团对称伸缩振动γ₁（1 088.06和1 070.76 cm-1）、反对称伸缩振动γ₃（865.10和797.50 cm-1）和面内弯曲振动γ₄（720.10和696.71 cm-1）都出现了振动峰的分裂。随着压力增加,所有振动峰都向高频率漂移,半高宽也逐渐增加。在13.40 GPa时,Na₂CO₃发生结构相变,具体表现为690.08 cm-1处出现1条新的拉曼峰,并且随着压力升高该峰的强度逐渐增大。同时反对称伸缩振动峰γ₃以及面内弯曲振动峰γ₄的强度持续减弱,半高宽也继续变大。这些现象表明Na₂CO₃结构相变源于[CO₃]2-内部晶格变化。当压力卸载到4.18 GPa时,[CO₃]2-的振动模式与常温常压下的完全吻合,相变出现的新峰也已经消失,表明该相变是由[CO₃]2-基团畸变引起的并且具有可逆性。继续升压至27.53 GPa,拉曼光谱继续蓝移,Na₂CO₃的拉曼谱线再没有变化,说明高压相在这一压强范围内保持稳定。在整个加压过程中,反对称伸缩振动γ₃和面内弯曲振动γ₄处的拉曼峰出现强度减弱现象。同时也计算了各个峰频率对压力的依赖系数dγ/dP,结果显示[CO₃]2-基团内各个振动模式对压力的响应是不同的,这很可能与Ｃ-Ｏ键的键长有关。最后,对比发现,对称伸缩振动γ₁峰的强度比反对称伸缩振动γ₃和面内弯曲振动γ₄峰的强度大,并且[CO₃]2-基团对称伸缩振动γ₁受压力影响相对较小,可以用来区别不同种类的碳酸盐矿物。     

DyVO4高压拉曼光谱研究

利用金刚石压腔和拉曼光谱研究了DyVO4的压缩行为.结果 表明:DyVO4在0-35.4 GPa发生了两次相变.第一次相变在7.8±0.5 GPa开始,在13.3 GPa结束,DyVO4从锆石相不可逆地转变成白钨矿相,这个相变伴随着锆石相拉曼峰的消失和白钨矿相拉曼峰的出现,光谱特征清晰.第二个相变发生在约21.9 GP...     

C_(60)高压相变的拉曼光谱研究

本文对非静水压淬火的 C_(60)样品进行了拉曼光谱研究。在14.8GPa 以上,C_(60)的1468cm~(-1)特征峰的频率和线宽保持不变,这是 fullerite 相己转变成“透明相”的拉曼光谱证据。在32GPa 以上,原 C_(60)的散射峰全部消失,只观察到两个新的弥散的弱散射峰。表明 C_(60)原子团簇已倒塌或严重畸变。     

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.     

高压液态重水的拉曼光谱研究

应用金刚石压腔结合拉曼光谱技术研究了重水在291 K,0.1～800 MPa条件下的拉曼谱图。结果表明：压力增大的过程中,重水的拉曼伸缩振动光谱向低频方向移动,并且频移和压力基本呈线性相关。频移没有突变,没有发生相的转变。将重水的拉曼谱峰分解为代表分子内O—D振动的高频峰和代表分子间氢键振动的低频峰。研究这两种不同类型谱峰的性质,发现代表分子间氢键的低频峰峰面积在不同的压力范围内呈现出不同的变化特征,压力对分子间氢键的影响并不是持续不变的。拉曼峰的峰面积反映的是产生这种拉曼峰的振动的数目,峰面积的变化反映了特征振动数目的变化。由于分子间氢键的强相互作用,水分子总是倾向于形成对称的空间五分子四面体结构,因此最大峰面积代表了最稳定的五分子团簇结构。     

叠氮化钠原位高压拉曼光谱研究

在室温条件下,利用金刚石对顶砧高压技术对叠氮化钠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37.7GPa。实验压力范围内拉曼光谱随压力增加发生了丰富的变化。由于多处拉曼峰的出现和消失并伴随频移有拐点,我们判断叠氮化钠在0~0.4GPa时发生了第一次结构相变,在相变过程中叠氮根的天平振动模式(Eg)出现了振动模式分裂为Ag和Bg,并且伴随着叠氮根离子之间的电荷转移。随着压力继续增加,在14.1GPa和27.3GPa分别发生了第二次和第三次结构相变。压致相变的路径为β-NaN_3→α-NaN_3→γ-NaN_3→δ-NaN_3。我们的拉曼散射研究,证实了此前的XRD研究。此外,结合计算,我们对常压下β-NaN_3的拉曼振动进行了指认。     

胶体二硫化钼的高压拉曼散射研究

 测量了平均直径为4 μm的胶体二硫化钼粉剂的高压拉曼光谱。实验结果表明,高压下胶体二硫化钼拉曼峰位随压力增大向高波数方向移动,而峰强随压力增大而减小且峰宽展宽。通过对拉曼峰位移随压力变化的曲线分析,得到了胶体二硫化钼的两个振动模式E¹_2g和A_1g的模式格林爱森常数值。     

高压拉曼光谱方法研究卟啉J-聚集体

本文利用金刚石对顶砧(DAC)和拉曼光谱技术,测量了四苯基卟啉J聚集体在13GPa内的高压拉曼光谱,根据各个拉曼谱带的频移-压强变化曲线得出在13GPa内Tpp J聚集体无相变发生,并且高波数(1010～1600cm-1)和低波数(230～330cm-1)区的斜率要远大于中等波数(380～1000cm-1)区,这表明对应于高波数和低波数区的化学键比中等波数区更具有易压缩性,并对体积的减小起着重要的作用。根据苯环ψ3C-C面内伸缩振动模式强度逐渐增强的现象提出了分子弹簧垫圈模型。此外,这种分子弹簧垫圈的劲度系数可以通过中位取代基团调控。     

KBrO3在高压下拉曼光谱和结构的研究

利用原位高压拉曼散射和X射线衍射技术,研究了KBrO3在高压下晶格振动和晶体结构演化行为.最高压力达30.9 GPa.通过拉曼光谱发现,在高压下拉曼峰位除了单调移动,没有其它变化,表明KBrO3在研究的压力范围没有发生相变.原位高压X射线衍射实验数据显示,其在高压下依然保持常压的六方结构.通过进一步分析,分别得到了体弹模量B0=25.9(2) GPa(B′0=5.68(0.38))和部分拉曼峰的Grüneisen参数.     

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。     

叠氮化钡的高压拉曼光谱研究

在室温条件下,利用金刚石对顶砧高压技术,对叠氮化钡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10 GPa。实验压力范围内拉曼光谱随压力增加发生了丰富的变化。由于多处拉曼峰的出现和消失并伴随频移有拐点,我们判断叠氮化钡在3 GPa左右时发生了第一次结构相变;随着压力继续增加,在3.5~6.5 GPa范围内拉曼光谱仍不断变化,我们判断可能是相变或者是N=N=N键角和两个键长的非对称压缩导致的;压力继续增加,在8 GPa左右,多处新峰出现和峰的劈裂表明又发生了一次结构相变,并且判断叠氮化钡向着更复杂的结构转变。通过实验可以确定,实验压力范围内N=N=N离子并未被破坏。其实验结果有待高压同步辐射实验的进一步确认。     

皮秒激光抽运高压H_2的受激拉曼散射研究

利用Nd :YAG锁模序列脉冲激光 (10 6 4nm)抽运充有高压H2 的拉曼池 ,输出光束经棱镜分光后投射在屏上 ,在可见光及近紫外光区用彩色胶卷摄得 15个受激拉曼散射光斑 ;经 1m光栅摄谱仪摄谱 ,在 36 5— 6 0 5nm波长范围内得到 6 5条受激拉曼谱线 .通过实验结果与理论计算值的比较 ,证明除了H2 的振动拉曼频移量 4 15 4 6cm- 1 外 ,还有多个振动及转动拉曼频移量共同参与作用 ,从而产生了从紫外到红外众多波长的受激拉曼散射光 .     

高压下L-丝氨酸的拉曼光谱研究

压力可以引起蛋白折叠与变性。作为蛋白质的基本构成单位,氨基酸在高压下的变化近来年备受关注。在常见的20种氨基酸中,学者们利用高压拉曼技术已研究了多种氨基酸在高压下的变化,研究的最高压力达到30 GPa。为了探究L-丝氨酸(C₃H₇NO₃)在极高压力下的结构变化情况,采用原位高压拉曼技术在常温下对L-丝氨酸晶体进行研究,最高压力达到22.6 GPa。研究发现,当压力达到2.7 GPa时,在102 cm-1处出现新峰,在1 123 cm-1(NH₃反对称摇摆振动)处的特征峰出现劈裂;当压力达到5.4 GPa时,L-丝氨酸晶体在574 cm-1处出现新峰,同时原来164 cm-1处峰消失;当压力达到6.0 GPa时,位于226,456,770和2 968 cm-1(CH₂伸缩振动)等处出现新峰,877 cm-1处的CC伸缩振动峰发生劈裂,产生894 cm-1新峰;当压力达到7.9 GPa时,在145,151和2 946 cm-1等出现新峰,同时原在CO₂摇摆振动峰的肩峰531 cm-1消失;当压力达到11.0 GPa时,位于249 cm-1处的振动峰开始劈叉,在241 cm-1处形成新峰,位于2 956 cm-1(CH₂伸缩振动)同时原位于391和431 cm-1处的峰消失;当压力达到17.5 GPa时,在200 cm-1处出现新峰。通过进一步分析L-丝氨酸的拉曼波数随压力的变化,发现很多拉曼峰在1.37,2.2,5.3,7.46和11.0 GPa以及15.5 GPa等压力点处都出现了拐点。其结果表明：L-丝氨酸在0.1～22.6 GPa之间共发生7处结构相变,分别位于压力区间0.1~1.37,2.2~2.7,5.3,6.0,7.46~7.9,10.1~11.0和15.5~17.5 GPa之间。而且,在6.0 GPa新的相变点在之前文献中未论述过。由于L-丝氨酸晶体在6.0 GPa时CC伸缩振动峰发生劈裂,这现象可能是由于压力引起L-丝氨酸晶体分子发生重排导致的,同时L-丝氨酸晶体分子重排导致氢键发生重排,使得L-丝氨酸晶体出现新的CH₂伸缩振动峰。L-丝氨酸晶体在10.1~11.0 GPa之间的拉曼光谱变化主要集中在低波数段,该波数段的拉曼振动模式主要与晶体晶格振动等低能量振动有关。同时在高波数段出现新的CH₂峰,由此可推测在10.1~11.0 GPa之间,L-丝氨酸晶体的晶格振动发生变化,产生了新的氢键,从而导致了L-丝氨酸晶体结构的改变。L-丝氨酸晶体在15.5~17.5 GPa之间,由于没有发现直接证据证明其发生结构相变,只是在拉曼波数随压力变化中,发现其在17.5 GPa时出现拐点,因此推测L-丝氨酸晶体在15.5~17.5 GPa之间可能发生结构相变。     

硼酸锂系列晶体的高压拉曼散射研究

本文进行了硼酸锂系列晶体的高压拉曼散射及其压致相变的研究。对于三硼酸锂（ＬｉＢ３Ｏ５），我们发现在５．０ＧＰａ有一可逆的晶态到晶态的相变，在２７．０ＧＰａ有一不可逆的晶态到非晶态的相变。二硼酸锂（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）不可逆压致非晶相变发生在３２．０ＧＰａ附近。对于一硼酸锂，我们研究了０—５５．８ＧＰａ范围内的高压拉曼光谱，只在２．０ＧＰａ发现了一个晶态到晶态的相变，但未发现不可逆压致非晶化现象。在硼酸锂系列晶体中，不可逆压致非晶化的压力随Ｌｉ２Ｏ的含量的增加而升高。硼酸锂晶体中Ｌｉ２Ｏ的含量越高，压致非晶化越不容易发生，这与熔体急冷法制备硼酸锂玻璃的规律是一致的。     

自旋轨道耦合玻色爱因斯坦凝聚体中的拉曼耦合强度

对玻色爱因斯坦凝聚中拉曼跃迁的拉比频率和耦合强度进行了实验研究,拉比频率是光与原子相互作用中的一个重要参量,用于衡量原子与光场之间耦合强度的大小,而拉曼跃迁耦合强度是自旋轨道耦合实验中的一个重要参数。研究了不同拉曼光频率失谐下,87 Rb在F=1时的超精细塞曼子能态|1,0〉和|1,1〉间的拉曼跃迁拉比振荡。在800nm的拉曼光作用下,观测到超精细态F=2的5个塞曼能态间同时耦合的拉比振荡。该工作有助于87 Rb自旋轨道耦合实验中参数的优化选择。     

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...