95、高压下的振动光谱研究

高压下的振动光谱研究

1. 引言

杠杆臂式金刚石压腔（DAC）于20世纪50年代末由Weir等人在美国国家标准局（现美国国家标准与技术研究院）提出。后来，DAC与振动光谱技术相结合，为材料研究开辟了新途径。最初的DAC能达到约200 kbar的压力，可通过红外（IR）和/或拉曼光谱诊断压力对材料的影响。

随着时间推移，DAC不断改进。华盛顿特区的地球物理实验室开发出能达到兆巴级压力的新型压腔，还具备对受压样品进行冷却或加热的能力。康奈尔大学和罗切斯特大学也对DAC进行了改进。

DAC的多功能性源于其使用的金刚石能承受高压，且体积紧凑，可置于大多数光谱仪的样品室中进行振动研究。此外，它还能与布里渊散射、X射线衍射、中子散射、穆斯堡尔谱、电子顺磁共振（EPR）和核磁共振（NMR）等技术结合使用，为分析化学家、光谱学家、地球化学家和地球物理学家研究地球内部过程提供了新工具。

DAC与X射线衍射和振动光谱结合，取得了以往无法获得的成果。对配位化合物的振动研究确定了配位数为4、5和6的各种几何结构在固态下的压力转换，以及压力引起的自旋态和氧化态变化等现象。在兆巴级压力的矿物研究中，模拟地球地幔和地心条件下获得的振动数据，有助于计算矿物的热力学性质，如热容和格林艾森参数。此外，能够达到兆巴级压力促使人们尝试将气态元素压缩成金属，振动光谱在确定新固体的IR和拉曼光谱以及跟踪压力引起的变化（如相变）方面发挥了重要作用。

2. 实验

2.1 仪器设备

• 拉曼光谱 ：1968年首次报道了使用DAC进行的拉曼实验。DAC与任何拉曼仪器兼容，只要使用激光源，就无需光束