クォーツのような二酸化炭素:高圧と高温で光学的に非線形に拡張された固体

科学分野:

• 材料科学 材料科学とは
• 高圧物理 高圧物理
• 固体化学 固体化学

背景:

• 二酸化炭素 (CO2) は,気圧と温度が異なる条件下で,さまざまな相を呈する.
• CO2の相変遷を理解することは,地化学と材料科学にとって極めて重要です.
• 以前の研究では,いくつかのCO2相が特定されていたが,拡張共性固体は未だに捉え難いままだった.

研究 の 目的:

• 二酸化炭素の新しい拡張固体相を合成し,特徴づけること.
• この新しいCO2フェーズの構造と結合特性を調査する.
• 合成された材料の光学特性を探求するために.

主な方法:

• ダイヤモンドアンビルセルで二酸化炭素第III相をレーザーで加熱し,40GPa以上の圧力と1800Kの温度で加熱する.
• 合成された材料を環境温度まで冷却し,1GPa以上の圧力を維持する.
• 材料の振動スペクトルと光学非線形性の分析.

主要な成果:

• 拡張固体相である二酸化炭素相V (CO2-V) の合成が成功しました.
• CO2-Vは,1GPa以上の環境条件で消し去ることができます.
• CO2-Vの振動スペクトルは,SiO2クォーツの振動スペクトルに似ており,C-O単一結合を持つ拡張共性固体を示しています.
• CO2-Vは光学的非線形性を示し,527 nmで ~0.1%の効率で第2ハーモニックを生成します.

結論:

• 炭素二酸化物 (CO2-V) の新しい延長固体相が合成されました.
• CO2-Vは,炭素と酸素に基づいた新しい種類の共性ネットワーク固体を表しています.
• 観測された光学非線形性は,非線形光学とフォトニクスにおける潜在的な応用を示唆しています.