Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hành vi nén của các pha gốc nước dạng rutile bị biến dạng, MOOH (M = Ga, In, Cr) và CrOOD
Tóm tắt
Các phép đo nhiễu xạ tia X của các oxyhydroxide dạng rutile β-GaOOH, InOOH, β-CrOOH và β-CrOOD đã được thực hiện ở áp suất tối đa lên đến 35 GPa trong điều kiện gần tĩnh thủy, ở nhiệt độ môi trường. Sự bất thường trong sự tiến triển của các hằng số mạng tương đối và tỷ lệ trục của β-GaOOH, InOOH và β-CrOOD cho thấy sự cứng lại không đồng nhất dọc theo các trục a và/hoặc b, nơi hình thành liên kết hydro. Những thay đổi này được quan sát ở 15 GPa đối với β-GaOOH và InOOH và ở 4 GPa đối với β-CrOOD. Áp suất cao hơn được ghi nhận ở các oxyhydroxide có khoảng cách O…O của liên kết hydro dài hơn ở áp suất môi trường. Ngược lại, hành vi cứng lại như vậy không được quan sát ở CrOOH, có khoảng cách O…O ngắn đáng kể và liên kết hydro mạnh. Các hành vi cứng lại được quan sát trong nghiên cứu hiện tại có thể được quy cho sự đối xứng hóa của các liên kết hydro trong oxyhydroxide, như đã được phát hiện trước đây ở δ-AlOOH(D).
Từ khóa
#oxyhydroxide #nhiễu xạ tia X #độ cứng #liên kết hydro #áp suất caoTài liệu tham khảo
Aoki K, Yamawaki H, Sakashita M, Fujihisa H (1996) Infrared absorption study of the hydrogen-bond symmetrization in ice to 110 GPa. Phys Rev B 54:15673–15677
Benoit M, Marx D, Parrinello M (1998) Tunnelling and zero-point motion in high-pressure ice. Nature 392:258–261
Bolotina NB, Molchanov VN, Dyuzheva TI, Lityagina LM, Bendeliani NA (2008) Single-crystal structures of high-pressure phases FeOOH, FeOOD, and GaOOH. Crystallogr Rep 53:960–965
Christensen AN, Hansen P, Lehmann MS (1976) Isotope effects in the bonds of β-CrOOH and β-CrOOD. J Solid State Chem 19:299–304
Fujihara T, Ichikawa M, Gustafsson T, Olovsson I, Tsuchida T (2002) Powder-neutron diffraction studies of geometric isotope and hydrogen-bonding effects in β-CrOOH. J Phys Chem Solids 63:309–315
Goncharov AF, Struzhkin VV, Somayazulu MS, Hemley RJ, Mao HK (1996) Compression of ice to 210 gigapascals: infrared evidence for a symmetric hydrogen-bonded phase. Science 273:218–220
Goncharov AF, Struzhkin VV, Mao HK, Hemley RJ (1999) Raman spectroscopy of dense H2O and the transition to symmetric hydrogen bonds. Phys Rev Lett 83:1998–2001
Holzapfel WB (1972) On the symmetry of the hydrogen bonds in ice VII. J Chem Phys 56:712–715
Kagi H, Ushijima D, Sano-Furukawa A, Komatsu K, Iizuka R, Nagai T, Nakano S (2010) Infrared absorption spectra of δ-AlOOH and its deuteride at high pressure and implication to pressure response of the hydrogen bond. J Phys: Conf Ser 215:012052
Komatsu K, Kuribayashi T, Sano A, Ohtani E, Kudoh Y (2006) Redetermination of the high-pressure modification of AlOOH from single-crystal synchrotron data. Acta Crystallogr Sect E 62:i216
Lehmann MS, Larsen FK, Poulsen FR, Christensen AN, Rasmussen SE (1970) Neutron and X-ray crystallographic studies on indium oxide hydroxide. Acta Chem Scand 24:1662–1670
Li S, Ahuja R, Johansson B (2006) The elastic and optical properties of the high-pressure hydrous phase δ-AlOOH. Solid State Commun 137:101–106
Loubeyre P, LeToullec R, Wolanin E, Hanfland M, Hausermann D (1999) Modulated phases and proton centering in ice observed by X-ray diffraction up to 170 GPa. Nature 397:503–506
Nelmes RJ, Loveday JS, Marshall WG, Hamel G, Besson JM, Klotz S (1998) Multisite disordered structure of ice VII to 20 GPa. Phys Rev Lett 81:2719–2722
Ohtani E, Litasov K, Suzuki A, Kondo T (2001) Stability field of new hydrous phase, δ-AlOOH, with implications for water transport into the deep mantle. Geophys Res Lett 28:3991–3993
Panero WR, Stixrude LP (2004) Hydrogen incorporation in stishovite at high pressure and symmetric hydrogen bonding in δ-AlOOH. Earth Planet Sci Lett 221:421–431
Parise JB (2006) High pressure studies. Rev Mineral Geochem 63:205–231
Pruzan Ph, Chervin JC, Wolanin E, Canny B, Gauthier M, Hanfland M (2003) Phase diagram of ice in the VII–VIII-X domain. Vibrational and structural data for strongly compressed ice VIII. J Raman Spectrosc 34:591–610
Sano A, Ohtani E, Kondo T, Hirao N, Sakai T, Sata N, Ohishi Y, Kikegawa T (2008) Aluminous hydrous mineral δ-AlOOH as a carrier of hydrogen into the core-mantle boundary. Geophys Res Lett 35:L03303
Sano-Furukawa A, Komatsu K, Vanpeteghem CB, Ohtani E (2008) Neutron diffraction study of δ-AlOOH at high pressure and its implication for symmetrization of the hydrogen bond. Am Mineral 93:1558–1567
Sano-Furukawa A, Kagi H, Nagai T, Nakano S, Fukura S, Ushijima D, Iizuka R, Ohtani E, Yagi T (2009) Change in compressibility of δ-AlOOH and δ-AlOOD at high pressure: a study of isotope effect and hydrogen-bond symmetrization. Am Mineral 94:1255–1261
Song M, Yamawaki H, Fujihisa H, Sakashita M, Aoki K (1999) Infrared absorption study of Fermi resonance and hydrogen-bond symmetrization of ice up to 141 GPa. Phys Rev B 60:12644–12650
Sugimura E, Iitaka T, Hirose K, Kawamura K, Sata N, Ohishi Y (2008) Compression of H2O ice to 126 GPa and implications for hydrogen-bond symmetrization: synchrotron x-ray diffraction measurements and density-functional calculations. Phys Rev B 77:214103
Suzuki A, Ohtani E, Kamada T (2000) A new hydrous phase δ-AlOOH synthesized at 21 GPa and 1000°C. Phys Chem Minerals 27:689–693
Tsuchiya J, Tsuchiya T (2009) Elastic properties of δ-AlOOH under pressure: first principles investigation. Phys Earth Planet Inter 174:122–127
Tsuchiya J, Tsuchiya T, Tsuneyuki S, Yamanaka T (2002) First principles calculation of a high-pressure hydrous phase, δ-AlOOH. Geophys Res Lett 29:1909
Tsuchiya J, Tsuchiya T, Wentzcovitch RM (2008) Vibrational properties of δ-AlOOH under pressure. Am Mineral 93:477–482
Vanpeteghem CB, Sano A, Komatsu K, Ohtani E, Suzuki A (2007) Neutron diffraction study of aluminous hydroxide δ-AlOOD. Phys Chem Minerals 34:657–661
Wolanin E, Pruzan Ph, Chervin JC, Canny B, Gauthier M, Hausermann D, Hanfland M (1997) Equation of state of ice VII up to 106 GPa. Phys Rev B 56:5781–5785
Xue X, Kanzaki M (2007) High-pressure δ-Al(OH)3 and δ-AlOOH and isostructural hydroxides/oxyhydroxides: new structural insights from high-resolution 1H and 27Al NMR. J Phys Chem B 111:13156–13166
Zha C, Mao H, Hemley RJ (2000) Elasticity of MgO and a primary pressure scale to 55 GPa. Proc Natl Acad Sci USA 97:13494–13499
