Enligt en studie publicerad i Nature Communications , trefaldigt koordinerat germanium har bevisats för första gången i en germaniumdioxid (GeO2 ) smälter, vilket potentiellt löser den mångåriga debatten om strukturen för GeO2 smälta.
Studien genomfördes av en grupp forskare under ledning av prof. Wan Songming från Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) vid den kinesiska vetenskapsakademin, i samarbete med forskare från Shanghai University.
Kristall och glas, två huvudtillstånd av fast material, bildas båda av smältor vid hög temperatur. Smältstrukturer relaterar till smältornas makroegenskaper, mikroprocesserna för kristalltillväxt, bildandet av defekter i kristaller och glasens strukturer och egenskaper. Men kunskapen om smältstrukturer är mycket begränsad än så länge på grund av bristen på lämpliga analysverktyg.
Trefaldigt koordinerat germanium är en speciell form av germanium bundet till syre, och detta unika arrangemang av atomer och bindningar har inte upptäckts i GeO2 smält innan.
I denna studie använde forskarna högtemperatur-ramanspektroskopi och DFT-beräkningar för att undersöka det strukturella ursprunget till två mystiska toppar, som ligger vid 340 och 520 cm -1 i Raman-spektrumet för en GeO2 smälta.
De elektroniska strukturerna för GeO2 smältan indikerar att inte bara stabila Ge–O-bindningar, utan även fluxionala Ge–O-bindningar finns i GeO2 smälta, som kan användas för att tolka fluiditeten och viskositeten hos GeO2 smälta på molekylär nivå.
"Så här hittade vi trefaldigt koordinerat germanium i GeO2 smälta," sade Wan, "och detta kommer att förändra den traditionella synen på germaniumoxidstrukturen."
Denna upptäckt ger en ny insikt i strukturerna hos germanat smältor, vilket är till hjälp för att bättre förstå bildningen, defektstrukturerna och egenskaperna hos germanatkristaller/glas. Dessutom som en analog av SiO2 , kunskapen om GeO2 smältstruktur har också en viktig implikation för geologisk forskning.
Mer information: Songming Wan et al, Threefold coordinated germanium in a GeO2 melt, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-42890-3
Journalinformation: Nature Communications
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
