Вышедшие номера
Влияние воды на фазовый alpha-beta-переход в поверхностном слое кварца
Веттегрень В.И.1, Соболев Г.А.2, Киреенкова С.М.2, Морозов Ю.А.2, Смульская А.И.2, Мамалимов Р.И.1, Кулик В.Б.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, Москва, Россия
Email: Victor.Vettegren@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 25 декабря 2013 г.
Выставление онлайн: 20 мая 2014 г.

Методами инфракрасной и рамановской спектроскопии исследована температурная зависимость концентрации alpha-фазы в поверхностных слоях и объеме пластин кварца, выпиленных на расстоянии ~2 mm от естественной поверхности роста друз месторождения Додо на Приполярном Урале. Обнаружено, что в объеме образцов температурная зависимость ведет себя так, как и ожидается для фазового перехода первого рода: до 800 K она неизменна, а при больших температурах стремится к нулю. В поверхностных слоях толщиной ~0.15 и ~0.8 mum концентрация alpha-фазы монотонно уменьшается примерно на 10% при повышении температуры до 780 K. Температурная зависимость концентрации alpha-фазы в слое, расположенном на глубине ~6 mum, имеет два минимума: при температурах ~370 и ~570 K, при которых концентрация этой фазы уменьшается приблизительно наполовину. Одновременно растет концентрация beta-фазы. Обнаруженные зависимости концентрации alpha-фазы с ростом температуры объяснены воздействием воды на искажения кристаллической решетки около дислокаций роста. При 370 K из межзеренных границ испаряется свободная вода, а при 570 K --- вода, связанная водородными связями с группами SiOH. При испарении воды изменяются напряжения в межзеренных границах, что и приводит к изменению концентрации alpha-фазы. Установлено, что в поверхностном слое кварца толщиной до ~0.8 mum при увеличении температуры появляются растягивающие напряжения, достигающие ~170 MPa. Под влиянием напряжений образуются микротрещины, которые приводят к разрушению образца. Появление растягивающих напряжений объяснено увеличением объема слоя макрокристалла, расположенного на расстоянии от ~1 до ~8 mum от его поверхности из-за роста в нем концентрации beta-фазы. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант N 130500010).
  1. В.И. Веттегрень, Р.И. Мамалимов, Г.А. Соболев, С.М. Киреенкова, Ю.А. Морозов, А.И. Смульская. ФТТ. 55, 5, 981 (2013)
  2. В.И. Веттегрень, Р.И. Мамалимов, Г.А. Соболев. ФТТ. 55, 10, 1987 (2013)
  3. A.B. Kuzmenko. Rev. Sci. Instrum. 76, 083 108 (2005)
  4. J. Etchepare, M. Merian, P. Kaplan. Y. Chem. Phys. 60, 1873 (1974)
  5. W.G. Spitzer, D.A. Kleinman. Phys. Rev. 121, 1324 (1961)
  6. Г.С. Ландсберг. Оптика. ФИЗМАТЛИТ, М. (2003). 848 с
  7. K. Iishi, H. Yamacuchi. Am. Mineral. 60, 907 (1975)
  8. Г.А. Малыгин. УФН. 171, 187 (2001)
  9. В. Кенциг. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики. ИЛ, М. (1960). 235 с
  10. P.M. Dove, N. Han, J.J. De Yoreo. PNAS. 102, 15 357 (2005)
  11. H. Klapper. In: Springer handbook of crystal growth / Eds G. Dhanaraj, K. Burappa, V. Passard, M. Dudlay. Springer, Berlin (2010). V. XXXVIII. Pt. A. P. 93
  12. P. Rudolph. In: Springer handbook of crystal growth / Eds G. Dhanaraj, K. Burappa, V. Passard, M. Dudlay. Springer, Berlin (2010). V. XXXVIII. Pt A. P. 159
  13. D.S. Sarma, M.R. Mohan, P.S.R. Prasad. Open Mineralogy J. 4, 1 (2010)
  14. R.J. Bakker, J.B. Jansen. Contrib. Mineral Petrol. 116, 7 (1994)
  15. S.M. Sterner, R.J. Bodnar. Geochim. Cosmochim. 48, 2659 (1984)
  16. H. Yamagishi, S. Nakashima, Y. Ito. Phys. Chem. Minerals 24, 66 (1997)
  17. M.I. Heggie. Nature. 355, 337 (1992)
  18. A. Ayensu. J. Materials Sci. 32, 123 (1997)
  19. A.K. Kronenberg, S.H. Kirby. J. Geophys. Res. 91, B12, 12 723 (1986)
  20. Y. Hiki. Phys. Soc. Jpn. 15, 586 (1960)
  21. Г.А. Соболев, А.В. Пономарев, А.Н. Никитин, А.М. Балагуров, Р.Н. Васин. Физика Земли. 10, 5 (2004).
  22. А.Н. Никитин, Р.Н. Васин, А.М. Балагуров, Г.А. Соболев, А.В. Пономарев. Письма в ЭЧАЯ. 3, 1, 76 (2006)
  23. А.Н. Никитин, Г.В. Маркова, А.М. Балагуров, Р.Н. Васин, О.В. Алексеева. Кристаллография 52, 450 (2007)
  24. H.E. Bommei, W.P. Mason, A.W. Warner. Phys. Rev. 102, 64 (1956)
  25. O. Madelung. Festkorpertheorie. Springer, Berlin. (1972). 416 p
  26. D.L. Lakshtanov, S.V. Sinogeikin, J.D. Bass. Phys. Chem. Minerals 34, 11 (2007)
  27. U. Raz, S. Girsperger, A.B. Thompson. http://e-collection.ethbib. ethz.ch/cgi-bin/show.pl?type=bericht\&nr=184.

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.