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Experimental and theoretical identification of a new high-pressure phase of silica

Die dichteste bisher bekannte Siliciumdioxid-Phase ist der in der Natur vorkommende Stishovit. Auf der Suche nach noch dichteren Phasen, die möglicherweise auch im Erdmantel vorkommen könnten, gelang die Herstellung eines dichten Siliciumdioxids, dessen Struktur zwischen der von alpha-PbO2 und ZrO2... Full description

Journal Title: Nature 1997, Vol.388(6640), p.362
Main Author: L. S. Dubrovinsky
Other Authors: S. K. Saxena , P. Lazor , R. Ahuja , O. Eriksson , J. M. Wills , B. Johansson
Format: Electronic Article Electronic Article
Language:
Subjects:
ID: ISSN: 0028-0836 ; E-ISSN: 1476-4687 ; DOI: 10.1038/41066
Link: http://dx.doi.org/10.1038/41066
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title: Experimental and theoretical identification of a new high-pressure phase of silica
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  • L. S. Dubrovinsky
  • S. K. Saxena
  • P. Lazor
  • R. Ahuja
  • O. Eriksson
  • J. M. Wills
  • B. Johansson
subjects:
  • Siliciumdioxid
  • Allotrope Umwandlung
  • Hochdruck (Mechanik)
  • Röntgenstrukturanalyse
  • Synthese
  • Kristallstruktur
  • Feststoffdichte
  • Quarz
  • Platin
  • Eisen
  • Geologie
  • Sciences (General)
  • Physics
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description: Die dichteste bisher bekannte Siliciumdioxid-Phase ist der in der Natur vorkommende Stishovit. Auf der Suche nach noch dichteren Phasen, die möglicherweise auch im Erdmantel vorkommen könnten, gelang die Herstellung eines dichten Siliciumdioxids, dessen Struktur zwischen der von alpha-PbO2 und ZrO2 anzusiedeln ist und der Pnc2-Symmetrie gehorcht. Die Synthese kann in einer Diamant-Amboßzelle bei etwa 2000 K auf zweierlei Wegen erfolgen: entweder aus getrocknetem Silicagel auf dünner Eisenfolie bei einem Druck von 80 bis 90 GPa oder aus Quarz auf Platinfolie bei etwa 68 GPa. Das Erhitzen erfolgte mittels Nd:YAG-Laser. Die neue dichte Phase bildete sich dort, wo Siliciumoxid dem Metall auflag und deshalb der höchsten Hitze ausgesetzt war. In größerer Entfernung vom Metall bildete sich hingegen nur die CaCl2-ähnliche Phase, die dem natürlichen Stishovit nahekommt. Die Interpretation der Röntgenbeugungsmuster wurde durch Gesamtenergieberechnungen überprüft und bestätigt. Die Energie (in Ry pro Berechnungseinheit) wurde gegen das Volumen aufgetragen. Die berechneten Phasenübergänge bei Raumtemperatur mit steigendem Druck lauten demnach: Stishovit zu CaCl2-Struktur (45 GPa) zu Pnc2 (80 GPa) zu Pa3 (220 GPa), wobei Pa3 der Symmetrie eines modifizierten Fluorids entspricht.
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