Un isotipo fluorito de SnO2 y una nueva modificación de TiO2: Implicaciones para el manto inferior de la Tierra

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La geofísica es la geofísica.
• Física de las altas presiones Física de las altas presiones

Sus antecedentes:

• Comprender el comportamiento a alta presión de los óxidos metálicos es crucial para la geoquímica y la ciencia de los materiales.
• Estudios previos han explorado las transiciones de fase en óxidos en condiciones extremas, pero la estabilidad de la estructura de fluorita en SnO2 y TiO2 no estaba clara.

Objetivo del estudio:

• Para investigar las fases estructurales de alta presión del dióxido de estaño (SnO2) y el dióxido de titanio (TiO2).
• Evaluar las implicaciones de estas transiciones de fase para la composición del manto inferior de la Tierra, particularmente la hipótesis del óxido.

Principales métodos:

• La difracción de rayos X in situ se empleó utilizando una célula de presión de yunque de diamante.
• Las muestras se sometieron a altas presiones (hasta ~250 kilobars) y se calentaron utilizando un láser continuo de ítrio-aluminio-garnet.

Principales resultados:

• El estudio confirmó la existencia de un SnO2 de tipo fluorito cúbico y un TiO2 hexagonal relacionado con el fluorito a altas presiones.
• Los parámetros del enrejado se determinaron a temperatura ambiente y ~250 kilobars.
• Se observaron reducciones de volumen significativas de aproximadamente -8% para SnO2 y -10.5% para TiO2 tras la transición a las estructuras de tipo fluorita.
• Tanto SnO2 como TiO2 volvieron a la estructura alfa-PbO2 tras la liberación de la presión.

Conclusiones:

• La estabilidad a alta presión de SnO2 y TiO2 del tipo fluorito proporciona evidencia que apoya la viabilidad de un manto inferior dominado por óxidos.
• Esta investigación sugiere que el dióxido de silicio (SiO2) podría adoptar una estructura de fluorita o formas relacionadas bajo presiones del manto inferior, que difieren de las hipótesis anteriores que requieren una mayor coordinación del silicio.