搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

下地幔压力条件下(Mg0.97, Fe0.03)O方镁铁矿的光学性质

高敏 舒文路 叶强 何林 祝文军

下地幔压力条件下(Mg0.97, Fe0.03)O方镁铁矿的光学性质

高敏, 舒文路, 叶强, 何林, 祝文军
PDF
导出引用
导出核心图
  • 本文采用第一性原理方法, 计算了(Mg0.97, Fe0.03) O方镁铁矿的理想晶体和含镁-氧离子双空位点缺陷晶体在下地幔压力条件下的光学性质. 吸收光谱数据表明, 方镁铁矿理想晶体的结果与晶体场等理论预测的结果相似:压力诱导铁自旋态的转变将导致方镁铁矿吸收谱有巨大蓝移, 并在近红外光区出现了透明现象. 然而, 在方镁铁矿中含有点缺陷时, 其结果与晶体场等理论预测结果存在本质差异:铁自旋态的转变将导致在近红外光区的吸收性显著增强. 含点缺陷晶体折射率的计算结果表明, 压力、波数及铁自旋态的转变对(Mg0.97, Fe0.03) O方镁铁矿的折射率有较明显地影响. 本文结果不仅对探索下地幔方镁铁矿在高压下的光学性质有重要的参考价值, 而且还指明高压吸收光谱的测量可能是准确获得铁自旋态信息一个好的手段.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10299040)、四川省教育厅科研基金(批准号:13ZA0152)和中国工程物理研究院科学基金(批准号:2010A0201005)资助的课题.
    [1]

    Lin J F, Speziale S, Mao Z, Marquardt S 2013 Rev. Geophys. 51 244

    [2]

    Ammann M W, Brodholt J P, Dobson D P 2011 Earth Planet. Sci. Lett. 302 393

    [3]

    He L 2008 Ph. D. Dissertation (Chengdu:Southwest Jiaotong University) (in Chinese) [何林 2008 博士学位论文(成都:西南交通大学)]

    [4]

    He L, Gong Z Z, Jing F Q 2008 Chin. Phys. Lett. 25 332

    [5]

    Anderson D L 2004 科学通报 49 2025

    [6]

    Goncharov A F, Struzhkin V V, Jacobsen S D 2006 Science 312 1205

    [7]

    Goncharov A F, Struzhkin V V, Montoya J A, Kharlamova S, Kundargi R, Siebert J, Badro J, Antonangeli D, Ryerson F J, Mao W 2010 Phys. Earth Planet. Inter. 180 148

    [8]

    Murakami M, Goncharov A F, Hirao N, Masuda R, Mitsui T, Thomas S M, Bina C R 2014 Nat. Commun. 5 5428

    [9]

    Badro J, Rueff J P, Vanko G, Monaco G, Fiquet G, Guyot F 2004 Science 305 383

    [10]

    Badro J, Fiquet G, Guyot F, Rueff J P, Struzhkin V V, Vanko G, Monacoet G 2003 Science 300 789

    [11]

    Burns R G 1993 Mineralogical Applications of Crystal Field Theory (2nd ed) (Cambridge:Cambridge University Press) pp146-239

    [12]

    Sherman D M 1991 J. Geophys. Res. 96 14299

    [13]

    Keppler H, Kantor I, Dubrovinski L S 2007 Am. Miner. 92 433

    [14]

    Keppler H, Dubrovinsky L S, Narygina O, Kantor I 2008 Science 322 1529

    [15]

    Hofmeister A M 2005 J. Geodyn. 40 51

    [16]

    He L, Tang M J, Zeng M F, Zhou X M, Zhu W J, Liu F S 2013 Physica B 410 137

    [17]

    He L, Tang M J, Yin J, Zhou X M, Zhu W J, Liu F S, He D W 2012 Physica B 407 694

    [18]

    He X, He L, Tang M J, Xu M 2011 Acta Phys. Sin. 60 026102 (in Chinese) [何旭, 何林, 唐明杰, 徐明 2011 物理学报 60 026102]

    [19]

    Lin J F, Struzhkin V V, Jacobsen S D, Hu M, Chow P, Kung J, Liu H, Mao H K, Hemley R J 2005 Nature 436 377

    [20]

    Tsuchiya T, Wentzcovitch R M, da Silva C R S, de Gironcoli S 2006 Phys. Rev. Lett. 96 198501

    [21]

    Zhang F W, Walker A M, Wright K, Gale J D 2010 J. Mater. Chem. 20 10445

    [22]

    Van Orman J A, Fei Y W, Hauri E H, Wang J H 2003 Geophys. Res. Lett. 30 1056

    [23]

    Karaki B B, Khanduja G 2006 Am. Mineral. 91 511

    [24]

    He L, Tang M J, Fang Y, Jing F Q 2008 Europhys. Lett. 83 39001

    [25]

    Zhou X M, Wang X S, Li S N, Li J, Li J B, Jing F Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 4965 (in Chinese) [周显明, 汪小松, 李赛男, 李俊, 李加波, 经福谦 2007 物理学报 56 4965]

    [26]

    Li J, Zhou X M, Li J B 2008 Rev. Sci. Instrum. 79 123107

    [27]

    Goncharov A F, Haugen B D, Struzhkin V V, Beck P, Jacobsen S D 2008 Nature 456 231

    [28]

    Van Orman J A, Crispin K L 2010 Rev. Mineral. & Geochem. 72 757

    [29]

    Segall M D, Lindan P J D, Probert M J, Pickard C J, Hasnip P J, Clark S J, Payne M C 2002 J. Phys. :Condens. Matter 14 2717

    [30]

    Kohn W, Sham L 1965 Phys. Rev. A 140 1133

    [31]

    Vanderbilt D 1990 Phys. Rev. B 41 7892

    [32]

    Perdew J P, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865

    [33]

    Bengtson A, Persson K, Morgan D 2008 Earth Planet. Sci. Lett. 265 535

    [34]

    Wu D, Zhao J J, Tian H 2013 Acta Phys. Sin. 62 049101 (in Chinese) [吴迪, 赵纪军, 田华 2013 物理学报 62 049101]

    [35]

    Song C L, Yang Z H, Su T, Wang K K, Wang J, Liu Y, Han G R 2014 Chin. Phys. B 23 057101

    [36]

    Fischer T H, Almlof J 1992 J. Phys. Chem. 96 9768

    [37]

    Wu Z Q, Justo J F, Wentzcovitch R M 2013 Phys. Rev. Lett. 110 228501

  • [1]

    Lin J F, Speziale S, Mao Z, Marquardt S 2013 Rev. Geophys. 51 244

    [2]

    Ammann M W, Brodholt J P, Dobson D P 2011 Earth Planet. Sci. Lett. 302 393

    [3]

    He L 2008 Ph. D. Dissertation (Chengdu:Southwest Jiaotong University) (in Chinese) [何林 2008 博士学位论文(成都:西南交通大学)]

    [4]

    He L, Gong Z Z, Jing F Q 2008 Chin. Phys. Lett. 25 332

    [5]

    Anderson D L 2004 科学通报 49 2025

    [6]

    Goncharov A F, Struzhkin V V, Jacobsen S D 2006 Science 312 1205

    [7]

    Goncharov A F, Struzhkin V V, Montoya J A, Kharlamova S, Kundargi R, Siebert J, Badro J, Antonangeli D, Ryerson F J, Mao W 2010 Phys. Earth Planet. Inter. 180 148

    [8]

    Murakami M, Goncharov A F, Hirao N, Masuda R, Mitsui T, Thomas S M, Bina C R 2014 Nat. Commun. 5 5428

    [9]

    Badro J, Rueff J P, Vanko G, Monaco G, Fiquet G, Guyot F 2004 Science 305 383

    [10]

    Badro J, Fiquet G, Guyot F, Rueff J P, Struzhkin V V, Vanko G, Monacoet G 2003 Science 300 789

    [11]

    Burns R G 1993 Mineralogical Applications of Crystal Field Theory (2nd ed) (Cambridge:Cambridge University Press) pp146-239

    [12]

    Sherman D M 1991 J. Geophys. Res. 96 14299

    [13]

    Keppler H, Kantor I, Dubrovinski L S 2007 Am. Miner. 92 433

    [14]

    Keppler H, Dubrovinsky L S, Narygina O, Kantor I 2008 Science 322 1529

    [15]

    Hofmeister A M 2005 J. Geodyn. 40 51

    [16]

    He L, Tang M J, Zeng M F, Zhou X M, Zhu W J, Liu F S 2013 Physica B 410 137

    [17]

    He L, Tang M J, Yin J, Zhou X M, Zhu W J, Liu F S, He D W 2012 Physica B 407 694

    [18]

    He X, He L, Tang M J, Xu M 2011 Acta Phys. Sin. 60 026102 (in Chinese) [何旭, 何林, 唐明杰, 徐明 2011 物理学报 60 026102]

    [19]

    Lin J F, Struzhkin V V, Jacobsen S D, Hu M, Chow P, Kung J, Liu H, Mao H K, Hemley R J 2005 Nature 436 377

    [20]

    Tsuchiya T, Wentzcovitch R M, da Silva C R S, de Gironcoli S 2006 Phys. Rev. Lett. 96 198501

    [21]

    Zhang F W, Walker A M, Wright K, Gale J D 2010 J. Mater. Chem. 20 10445

    [22]

    Van Orman J A, Fei Y W, Hauri E H, Wang J H 2003 Geophys. Res. Lett. 30 1056

    [23]

    Karaki B B, Khanduja G 2006 Am. Mineral. 91 511

    [24]

    He L, Tang M J, Fang Y, Jing F Q 2008 Europhys. Lett. 83 39001

    [25]

    Zhou X M, Wang X S, Li S N, Li J, Li J B, Jing F Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 4965 (in Chinese) [周显明, 汪小松, 李赛男, 李俊, 李加波, 经福谦 2007 物理学报 56 4965]

    [26]

    Li J, Zhou X M, Li J B 2008 Rev. Sci. Instrum. 79 123107

    [27]

    Goncharov A F, Haugen B D, Struzhkin V V, Beck P, Jacobsen S D 2008 Nature 456 231

    [28]

    Van Orman J A, Crispin K L 2010 Rev. Mineral. & Geochem. 72 757

    [29]

    Segall M D, Lindan P J D, Probert M J, Pickard C J, Hasnip P J, Clark S J, Payne M C 2002 J. Phys. :Condens. Matter 14 2717

    [30]

    Kohn W, Sham L 1965 Phys. Rev. A 140 1133

    [31]

    Vanderbilt D 1990 Phys. Rev. B 41 7892

    [32]

    Perdew J P, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865

    [33]

    Bengtson A, Persson K, Morgan D 2008 Earth Planet. Sci. Lett. 265 535

    [34]

    Wu D, Zhao J J, Tian H 2013 Acta Phys. Sin. 62 049101 (in Chinese) [吴迪, 赵纪军, 田华 2013 物理学报 62 049101]

    [35]

    Song C L, Yang Z H, Su T, Wang K K, Wang J, Liu Y, Han G R 2014 Chin. Phys. B 23 057101

    [36]

    Fischer T H, Almlof J 1992 J. Phys. Chem. 96 9768

    [37]

    Wu Z Q, Justo J F, Wentzcovitch R M 2013 Phys. Rev. Lett. 110 228501

  • [1] 唐士惠, 操秀霞, 何林, 祝文军. 空位缺陷和相变对冲击压缩下蓝宝石光学性质的影响. 物理学报, 2016, 65(14): 146201. doi: 10.7498/aps.65.146201
    [2] 明星, 王小兰, 杜菲, 陈岗, 王春忠, 尹建武. 菱铁矿FeCO3高压相变与性质的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(9): 097102. doi: 10.7498/aps.61.097102
    [3] 王艳, 曹仟慧, 胡翠娥, 曾召益. Ce-La-Th合金高压相变的第一性原理计算. 物理学报, 2019, 68(8): 086401. doi: 10.7498/aps.68.20182128
    [4] 邓娇娇, 刘波, 顾牡, 刘小林, 黄世明, 倪晨. 伽马CuX(X=Cl,Br,I)的电子结构和光学性质的第一性原理计算. 物理学报, 2012, 61(3): 036105. doi: 10.7498/aps.61.036105
    [5] 孙 博, 刘绍军, 祝文军. Fe在高压下第一性原理计算的芯态与价态划分. 物理学报, 2006, 55(12): 6589-6594. doi: 10.7498/aps.55.6589
    [6] 吕常伟, 王臣菊, 顾建兵. 高温高压下立方氮化硼和六方氮化硼的结构、力学、热力学、电学以及光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2019, 68(7): 077102. doi: 10.7498/aps.68.20182030
    [7] 李沛娟, 周薇薇, 唐元昊, 张华, 施思齐. CeO2的电子结构,光学和晶格动力学性质:第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(5): 3426-3431. doi: 10.7498/aps.59.3426
    [8] 高攀, 柳清菊, 张学军. 氮铁共掺锐钛矿相TiO2电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(7): 4930-4938. doi: 10.7498/aps.59.4930
    [9] 焦照勇, 郭永亮, 牛毅君, 张现周. 缺陷黄铜矿结构Xga2S4 (X=Zn, Cd, Hg)晶体电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(7): 073101. doi: 10.7498/aps.62.073101
    [10] 王金荣, 朱俊, 郝彦军, 姬广富, 向钢, 邹洋春. 高压下RhB的相变、弹性性质、电子结构及硬度的第一性原理计算. 物理学报, 2014, 63(18): 186401. doi: 10.7498/aps.63.186401
    [11] 陈中钧. 高压下MgS的弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(17): 177104. doi: 10.7498/aps.61.177104
    [12] 丁迎春, 潘洪哲, 沈益斌, 祝文军, 徐 明, 贺红亮. γ-Si3N4在高压下的电子结构和物理性质研究. 物理学报, 2007, 56(1): 117-122. doi: 10.7498/aps.56.117
    [13] 李恬静, 操秀霞, 唐士惠, 何林, 孟川民. 蓝宝石冲击消光晶向效应的第一性原理. 物理学报, 2020, 69(4): 046201. doi: 10.7498/aps.69.20190955
    [14] 王海燕, 历长云, 高洁, 胡前库, 米国发. 高压下TiAl3结构及热动力学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(6): 068105. doi: 10.7498/aps.62.068105
    [15] 刘博, 王煊军, 卜晓宇. 高压下NH4ClO4结构、电子及弹性性质的第一性原理研究. 物理学报, 2016, 65(12): 126102. doi: 10.7498/aps.65.126102
    [16] 颜小珍, 邝小渝, 毛爱杰, 匡芳光, 王振华, 盛晓伟. 高压下ErNi2B2C弹性性质、电子结构和热力学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(10): 107402. doi: 10.7498/aps.62.107402
    [17] 彭卫民, 申筱濛, 姬广富, 赵峰, 李晓凤. 高压下固态Kr弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理计算. 物理学报, 2009, 58(4): 2660-2666. doi: 10.7498/aps.58.2660
    [18] 焦照勇, 杨继飞, 张现周, 马淑红, 郭永亮. 闪锌矿GaN弹性性质、电子结构和光学性质外压力效应的理论研究. 物理学报, 2011, 60(11): 117103. doi: 10.7498/aps.60.117103
    [19] 张召富, 周铁戈, 左旭. 氧、硫掺杂六方氮化硼单层的第一性原理计算. 物理学报, 2013, 62(8): 083102. doi: 10.7498/aps.62.083102
    [20] 张品亮, 龚自正, 姬广富, 刘崧. α-Ti2Zr高压物性的第一性原理计算研究. 物理学报, 2013, 62(4): 046202. doi: 10.7498/aps.62.046202
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  704
  • PDF下载量:  172
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-28
  • 修回日期:  2015-01-04
  • 刊出日期:  2015-06-05

下地幔压力条件下(Mg0.97, Fe0.03)O方镁铁矿的光学性质

  • 1. 四川师范大学, 物理与电子工程学院固体物理研究所, 成都 610068;
  • 2. 中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室, 绵阳 621900
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:10299040)、四川省教育厅科研基金(批准号:13ZA0152)和中国工程物理研究院科学基金(批准号:2010A0201005)资助的课题.

摘要: 本文采用第一性原理方法, 计算了(Mg0.97, Fe0.03) O方镁铁矿的理想晶体和含镁-氧离子双空位点缺陷晶体在下地幔压力条件下的光学性质. 吸收光谱数据表明, 方镁铁矿理想晶体的结果与晶体场等理论预测的结果相似:压力诱导铁自旋态的转变将导致方镁铁矿吸收谱有巨大蓝移, 并在近红外光区出现了透明现象. 然而, 在方镁铁矿中含有点缺陷时, 其结果与晶体场等理论预测结果存在本质差异:铁自旋态的转变将导致在近红外光区的吸收性显著增强. 含点缺陷晶体折射率的计算结果表明, 压力、波数及铁自旋态的转变对(Mg0.97, Fe0.03) O方镁铁矿的折射率有较明显地影响. 本文结果不仅对探索下地幔方镁铁矿在高压下的光学性质有重要的参考价值, 而且还指明高压吸收光谱的测量可能是准确获得铁自旋态信息一个好的手段.

English Abstract

参考文献 (37)

目录

    /

    返回文章
    返回