Издателям
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).
  • В.И. Веттегрень, Р.И. Мамалимов, Г.А. Соболев, С.М. Киреенкова, Ю.А. Морозов, А.И. Смульская. ФТТ. 55, 5, 981 (2013)
  • В.И. Веттегрень, Р.И. Мамалимов, Г.А. Соболев. ФТТ. 55, 10, 1987 (2013)
  • A.B. Kuzmenko. Rev. Sci. Instrum. 76, 083 108 (2005)
  • J. Etchepare, M. Merian, P. Kaplan. Y. Chem. Phys. 60, 1873 (1974)
  • W.G. Spitzer, D.A. Kleinman. Phys. Rev. 121, 1324 (1961)
  • Г.С. Ландсберг. Оптика. ФИЗМАТЛИТ, М. (2003). 848 с
  • K. Iishi, H. Yamacuchi. Am. Mineral. 60, 907 (1975)
  • Г.А. Малыгин. УФН. 171, 187 (2001)
  • В. Кенциг. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики. ИЛ, М. (1960). 235 с
  • P.M. Dove, N. Han, J.J. De Yoreo. PNAS. 102, 15 357 (2005)
  • 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
  • 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
  • D.S. Sarma, M.R. Mohan, P.S.R. Prasad. Open Mineralogy J. 4, 1 (2010)
  • R.J. Bakker, J.B. Jansen. Contrib. Mineral Petrol. 116, 7 (1994)
  • S.M. Sterner, R.J. Bodnar. Geochim. Cosmochim. 48, 2659 (1984)
  • H. Yamagishi, S. Nakashima, Y. Ito. Phys. Chem. Minerals 24, 66 (1997)
  • M.I. Heggie. Nature. 355, 337 (1992)
  • A. Ayensu. J. Materials Sci. 32, 123 (1997)
  • A.K. Kronenberg, S.H. Kirby. J. Geophys. Res. 91, B12, 12 723 (1986)
  • Y. Hiki. Phys. Soc. Jpn. 15, 586 (1960)
  • Г.А. Соболев, А.В. Пономарев, А.Н. Никитин, А.М. Балагуров, Р.Н. Васин. Физика Земли. 10, 5 (2004).
  • А.Н. Никитин, Р.Н. Васин, А.М. Балагуров, Г.А. Соболев, А.В. Пономарев. Письма в ЭЧАЯ. 3, 1, 76 (2006)
  • А.Н. Никитин, Г.В. Маркова, А.М. Балагуров, Р.Н. Васин, О.В. Алексеева. Кристаллография 52, 450 (2007)
  • H.E. Bommei, W.P. Mason, A.W. Warner. Phys. Rev. 102, 64 (1956)
  • O. Madelung. Festkorpertheorie. Springer, Berlin. (1972). 416 p
  • D.L. Lakshtanov, S.V. Sinogeikin, J.D. Bass. Phys. Chem. Minerals 34, 11 (2007)
  • 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.