Dióxido de carbono de cuarzo: Un sólido extendido ópticamente no lineal a altas presiones y temperaturas

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Física de las altas presiones Física de las altas presiones
• Química del estado sólido.

Sus antecedentes:

• El dióxido de carbono (CO2) exhibe diversas fases bajo diferentes condiciones de presión y temperatura.
• La comprensión de las transiciones de fase de CO2 es crucial para la geoquímica y la ciencia de los materiales.
• Investigaciones anteriores han identificado varias fases de CO2, pero los sólidos covalentes extendidos seguían siendo elusivos.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar y caracterizar una nueva fase sólida extendida de dióxido de carbono.
• Investigar las propiedades estructurales y de unión de esta nueva fase de CO2.
• Para explorar las propiedades ópticas del material sintetizado.

Principales métodos:

• Calentamiento láser de dióxido de carbono fase III en una célula de yunque de diamante a presiones superiores a 40 GPa y temperaturas de 1800 K.
• El enfriamiento del material sintetizado a la temperatura ambiente mientras se mantienen presiones por encima de 1 GPa.
• Análisis del espectro de vibración del material y de la no linealidad óptica.

Principales resultados:

• Síntesis exitosa de la fase V de dióxido de carbono (CO2-V), una fase extendida y sólida.
• CO2-V puede ser apagado a condiciones ambientales por encima de 1 GPa.
• El espectro de vibración de CO2-V se asemeja al del cuarzo SiO2, lo que indica un sólido covalente extendido con enlaces simples C-O.
• CO2-V exhibe no linealidad óptica, generando segundo armónico a 527 nm con una eficiencia de ~0.1%.

Conclusiones:

• Se ha sintetizado una nueva fase extendida sólida de dióxido de carbono (CO2-V).
• CO2-V representa una nueva clase de sólidos de red covalente basados en carbono y oxígeno.
• La no linealidad óptica observada sugiere aplicaciones potenciales en óptica no lineal y fotónica.