Forscher entdecken druckinduzierten Polyamorphismus in dichtem Schwefeldioxid

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Es ist bekannt, dass einige Substanzen in mehreren verschiedenen strukturell ungeordneten Festkörperzuständen existieren, ein Phänomen, das als Polyamorphismus bekannt ist.Das erste und vielleicht berühmteste Beispiel für polyamorphes Verhalten wurde 1984 von Mishima et al.

im Wassereis entdeckt.

Es wurden zwei verschiedene Formen von amorphem Wassereis identifiziert, die als amorphes Eis niedriger Dichte und amorphes Eis hoher Dichte bekannt sind.

Später wurden ähnliche Phänomene auch in anderen wichtigen Systemen wie Si, SiO2 und GeO2 beobachtet.

In der Physik der kondensierten Materie ist der Polyamorphismus ein sehr interessantes, aber schlecht verstandenes Phänomen.Kürzlich untersuchte ein Team chinesischer Wissenschaftler und ihre Mitarbeiter am Institut für Festkörperphysik der Hefei-Institute für Physikalische Wissenschaften den Polyamorphismus in der molekularen Substanz SO2.

Bei der Untersuchung des Phasenübergangs in dichtem SO2 fanden sie eine druckinduzierte Amorphisierung in dichtem SO2 und eine reversible druckinduzierte Strukturumwandlung zwischen der molekularen amorphen und der polymeren amorphen Form von SO2.

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Diese Arbeit wurde am 4.

April 2020 in PNAS veröffentlicht.SO2 spielt eine bedeutende Rolle in der chemischen Forschung und in der Physik der Erde und der Atmosphäre.

Während die Eigenschaften ähnlicher fester molekularer Systeme wie CO2 oder N2 bei hohen Drücken umfassend untersucht wurden, muss die Erforschung von dichtem SO2, insbesondere seines Verhaltens und seiner Eigenschaften, noch weiter vorangetrieben werden.

In dieser Studie haben die Wissenschaftler dieses einfache Molekül durch eine kombinierte experimentelle und rechnerische Anstrengung näher betrachtet und versucht, einige neue und unerwartete Phänomene zu beschreiben.Mit Hilfe experimenteller Techniken der Raman-Spektroskopie und der Röntgenbeugung bei hohen Drücken verdichteten sie SO2 mit einer Diamant-Ambosszelle auf bis zu 60 GPa und erforschten die Phasenübergänge und Strukturen von SO2 bis zu 60 GPa und bei Temperaturen von 77-300 K.

Bei 77 K und unter 16 GPa war Schwefeldioxid kristallin.

Bei der Kompression auf 16 GPa ging das Schwefeldioxid in der kristallinen Phase durch….

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