Structural transformations in silica glass under high pressure

Preview:

Citation preview

���������� ��������� �� � � �� ��� ����� � �� ������

������ �� �� ������� ������ �� � ������ ���� ������ ��� �� �� ��� !

���������� ���� ��� ��� ���� ��� ������ �� ���� ��� ��� �������� �� �� !� �"�

���� "�� #$ %�� � #&&&

��������

'�� ��������� ��������� �� � � �� ��� ���� ���� �� ������ � �� ����� ��� �� ����� � �� ������ ��� �()

�� ��� * �� ��������� ����� ��� '��� ����� �� ������ �� ��� ������ � ��� ������ �� ������ � � �� ����

������ �� "������ '�� ��������� �� ��� ���� �� �� � ��� � ����� ������ ��� ���� � � � ��� ���� * �� � )

���������� � ����� � � �� �� ��� ������ �� ������ ������ '�� �� � � ��������� �� �� ��� ��� ������ ���

���� � � � ��� ����� +�� �� � ���� ������ � ��� ��� �"��"� �� ��� �� �(���� ��� ��� '�� ������ ��� ���� � � �

������ �� �� �� ������ � ���� �� ���� � ,-,� ������ *� �� ��� � ���� ��� ���� .����� �� � ��� ��� ��� ���� ��

� � ��� ����� �� � ��� �(���� �� ��� ��� � #&&/ 0��� ��� �� 1��" �� �� ���� 2�3�

� ���� ������

� � �� ��� �������� ������ �� ��������)� �� ����� � �� ������� '�� �������� � � ����� ��������� +�� �� ������������� ����� ����� � ��� �� �� ��* ������� ��� ������������ ��)��� ����� � ��� �� �� � �� ������� '�� �����)������ ����� ��� �� �������� �� ���� � �����*)������ ������ �������� 4����+ ��� �� ��)��� ��� ��� ��� ���������� ����� ��� �� �����)��� �� ���� � ��� � ��)������ ������ ��������� ��" ��� '�� ��������� �� ��� ����������� ������������ ����� ��� �� � � �� ��� ����� �������� ���"� 5 �0� �� ���� ������������*���� � ��� �� ����� ��� �� ������ ���������* �� ����� �� ������ 6/,78� 9� �������� ����������� ��������� �� � ������� �� � �� �

:�� ����� ���� ���� � �� ���� ��� ����� � �)����� �� ���� ����������� 6;8� '�������� �� � ��� �� ���� � � �� ��� ��"� ���� ����"�� � ���� ����� ����� 65,/#8 ��� ��� � ����6/<�/$8�

�� ��"� �������� ���� �� ��� ��������� ��)��� �� ���� ��* ���� ��� ������) ������ ����)����� �� � � �� ��� �� � ���� ���������� � ����� � � �� ��� ���� �� ����� ������ �� ������ ������ � ��*� ������ )����� � = �� / 6/>8� '�� � ���������� � ����������� � � �� ��� �������� �� ��� ������� � ������� ���� ��4����� �� +��� ?���� � ������)���� � ����� ������ � � �� *��� �(�� ��� ����� ���� � � ����� ����� ��� *� ���:�������� � ���� �� �� ��� ������� �� +��� �� �� ����* �� � ������ ���� ��4����� ������ �� �� +���6/7�/;8@� %��� ��� ����� ������ � � ��� ���� ������� � � ������� ��� ���� ������ ��)���� ����� ������� ��� ����� �� �� ��������������� � � ���� '�� ��������� ������������������ �� ���� ������ ��� ���� � � � ���� �� ���

������� � A��).������ �� ��� � #5/ ?#&&/@ #&>,#/#

***����" ������B������BC��������

! .�������� �� ������� '���D E/)>&$ 57# 5#>5F �(D E/)>&$

57> 7;$$�

�#�� � �$$����% ��� ������ G���������� ?���� ��� @�

&&##)<&H<B&/BI ) �� ���� ������ � #&&/ 0��� ��� �� 1��" �� �� ���� 2�3�

099D � & & # # ) < & H < ? & / @ & & < / 5 ) &

������ � �� ����� ��� �� � � �� ���� '������������ �� * �� ����� �� ��� ����������������� ������� ��� "�� �� ��� ������� ����������� ������������� ����� �� � ������ ��� ���� � ���

'�� ������ �"�� ��� �� ���� �� ��� ��� :� �� � � ��������� ���� ��������� ��� ������ )��� ���� � � � � � �� ���� '�� ������ ��� �� ����� � ��������� * �� ���� ���� ��� ������ ��� *� �� ��� ������) ������ ��������� ����)����� �� ������

� ������������� �����

'�� ����� �� ��� ���� �� ��� �� � ����������� � /&5 � ��� �� ��� #/7 �(���� ��� � � ��� � ����� �� ����� '�� ���� :��� � '�)���� �� ��� 6/58 ���� * �� 1*��� �� �������� �"������ ��� ������� � ��� � ��� �� ����� �6/H8�

'� �"�� ��� �� ���� �� ��� ��������������� ����� � � �� �� ���� ��� ������6#&�#/8 *� �� ������� ��� ����� � � ����)���� ���� ��� " ���� ���� ��� �� * �� � ���

J ������� ��������K ?� ����� ������ �� ������ � �) ���@� ��� ��������� ����(�� �� ���*��� � ���)��� ������� ��������� '�������� ��� "������������� ����(�� �� ��� ����� "��� ���� �� ���)�������� �� ����* ��� ��� ���� � �� �������)����� ��� ��� ������ ����� �� ��� �� ���������� � � � �� ��� � ��� ������ � ����������� ������ 9� ���� ������ ��� ����� �� ��)���� �� ��� ����� � ������ �� �� ��� ����������� � � �� � ��� ����

9� � �� ����� ������ � � �� ��� ��������� �� �"����� � #7 ��<���� �� ���� �� � � 4� � �� +��������������� .��� �� ���� �� ��� * �� �"�������� � ��������� ����� � ����� �� ��� ��>,#& � ����F ���� ��������� ����� � ����)� �� ��� ���� �� ��� �� ������� ����������� ���"������ '�� :��� ���� �� �� +��� ����������� ? ���������� �� ������ � � � +�� ��@ ���� �� ��� * ��� "�� ���� ���� � � � � +�� �� ����� ��� 6##8�%��� �� � � �� ����� ������ � � ��� ���� ������� "����� � ��� ����� �� ���� ������� �)���� ����� � ��� � &�&/7 ��<����� '�� ������ �������� ��� � � +�� * �� ������ �� ��� ���� ������ ���� ?�� ������� "�����@ ���� ���� "��)��� ������� ��� ���� ������� � � ��� ���� �������������� �� ������ ���� ����� �� �*� ������ ? ���� ��� ������ �� � �������� �����)���� �� �� �*� � ������ � � �� ����� ������� � ��@� �� �� ��� ������ ����� ��� ���� ������ �������)"����� ����� ��� *� ��"� ��*����� ��� ����� � �������)������ ����� ��?* �� � ����)"�� ���� ����� �� ����@ ��� "��� � ��� 6/>8�

'�� �(���� � ����� � ��� ��� ���� ����� �� ����� ���� ����� ��������� �7 6#<8�

�7 � $�/<

� � �7���7

�7�� �� �#� �/�#

� �/�

*���� ��7�� ��� �"����� "���� � ��� ������� ������� ��� ������ � �� ��� � ��� ����� J����K ���� ����� �� ������ �� �7 ��������� �� ��� � ,-� -,- ��� � ,� ����� *���� *� ��:�� �� � ,-���� � �� � ,- � ����� �� ���� #�/ �%� �� -,-���� � �� -,- � ����� �� ���� <�& �%� ��� ��� ,� ���� � �� � ,� � ����� �� ���� <�> �%F���� ����� � ����� ��������� �� ��� :�� � �) ��� � ��� ������� ��� ��� �� � �� ��� �� ���)

= �� /� ������� � ���������� �� � � ������ ��� ���� � �� � �

����

#&7 &'&' ()���� �� ��' * +����� ��#�������� �� "� $� ,! -,�� . ,�/0, ,

� ��� '�� �7 ��������� �� �� :���� "����?�&�>@ �� ������� ��������� �������� � ������� � ����� �� ?����� �� �� ���@� ����7 /������ �� � ������� �������� 6#$8�

� �������

'�� ����� �� ��� ������ � ��� ��� �������� ��� ��*� � = �� #� '�� ������������ ������ ���� ������ * �� ������ ��"������ ��� � ���� ���� ������ ���� ����)����� ���� ������� % *� ��"� ��*� ���" )����� ��� ������ ���� ��� ����� �� ������ ��� ���� � � � ��� ���� * �� ��� ��� �) ������� ���������� � ����� ������ � � �� 6/>8� '��������� ��� ���� � � � ���� �� ��� ������ � ����"����� � ��� ����� ��� �� ��� $ ��*��� 7� ���*� � = �� < ?��� ����� ��� �� ��:��� ���� ���� ������ � �(���� �� * �� � #�/ �% � � � ��� ��@� 9� ��� ��� = �� # ��� < ���� ��� ����)� ��� �� ���� � ���� ���� ��������� �� ���)��� � 7 �0�� ���"� *� �� ��� ����� ��� �� ������ ���� ������ * �� ������ ?���� ���� ������� ������ � ����� ��� �� �� ��* ������ �= �� #?�@ ��� ��� �� � ��� ������ � ���� � ��) � �� ���� ��"� �� ��� C�� ��� �� �� C�� � �� ��� ����� � ����� ��:� �� ����� ��� ���

��� ��� �� ��� �������� ���� ������ � �� ��)��� ��� ��@F �� ����� � ���� ��������� * ���(��� ���� 6>�78�

'�� � �� ��� �� � ��� �� � � ��������� �)�� ���� * �� ��� ������ ��� ���� � � � ��*� � = �� $F ��� �� � � ��������� � ��� � ��������*��� ��� �� � �� ?* �� ������ �� ��� ������)�)��@ � �� ����� ��� ���� ��� ������ ��� ���� � ��� -��� � ���� ������ � �� ������� �� :���� � ��������� ���� � ������ ��� ���)� � ��� ���� 4���� ��� "���� ��� ������ � ������ � ��� �� � ��� ���� � �� ��� �� �� ����� ����� ���� � ��� �� ������

� ��� ��

��/

� ���(

� �#

*���� ���( ��� ������ � ��������� ����������� ��� ��� ��F ��� �"����� ���� � ��� �� �������� ���� ������ ��� ���� � � � ���� �� �� /7�'�� ������ ��� ���� � � � ��� �������� ����� +���� � ���� ������ � ���

'�� ����� "� ���� ���� � ��� � ���������� ��� �(���� ��� � ��� �� ��� ��� ��*� �= �� $� '�� �(���� �� ������� ������ � �����)���� ���� ��� � ��� �� ?�� �"�����@� �� �������� ���" �� ����� �� ��"� ��*� ��� ����()�� ���� ��� �� � � �� ��� �� :� �� �����������

= �� #� 0����� � ��� ���� � � ���� �� � "������ 0��� ?�@ ��� ?�@ ��* ��� ����� �� � ������ ����

&'&' ()���� �� ��' * +����� ��#�������� �� "� $� ,! -,�� . ,�/0, , #&;

�� �� ��� �� ��� �� �� ��� ��� �� � �(���� ��6#>8� 9� �������� ������� ���� �� ��� ������ ������" �� ������ ���� ��������� ������ � � ����� ��� ��������� ��������� +�� �� �� ��� �� �()���� ��� ���

'�� ������ � ��� � ,-,� ����� ��� �������� �� ��� �(�� ��� �� ���� ���� ��� ��)� :� ����� � ��� ����� �������� ���� ���� �������� ��� ���� � � �� '�� �� :����� � ���� ,-,� ����� ���� ���� ���" �� ��� �� ����

= �� <� %"����� � ��� �� ����� ��� �� ������ � � ���� �� � "������ '�� � ��� �� ����� ��� �� ������ ��:��� � ���

������ � �(���� �� * �� � #�/ % � ��� � ��� ��� 0��� ?�@ ��� ?�@ ��* ��� ����� �� � ������ ����

= �� $� � �� ��� �� � �� � ���������� ?�@ 0����� � �� � �� �� ������� �� � � "�� � ��������� ?�"������ �"�� ��� ������ ���

���� � � �@� . ����D � ���F 4����D �(����� ?�@ ��� � � � �� ��� �� �� � ��� ��� �(���� ���

#&5 &'&' ()���� �� ��' * +����� ��#�������� �� "� $� ,! -,�� . ,�/0, ,

���� � ������ �� � � �� ������ ���� ��������������� ����� ����� � ��� �� ?�����4����+ ��� �� ����� ��@ 6;8� �� ��� ��� :������� � ,-,� ����� � *� �� ��� �(���� �� ������ �*� �� ����� �� � ��� �� ?�� ���� ����������� �� �������������)����� ����� � ��� ��@F *� �� ��� ��� ��� ��� ����� � ,-,� ��)��� ������ ��� ������ �� ������ � * ��� ��� �� � ������ �� ����� �(���� �� ����� )��� ��� % ��*� � = �� >� ��� �"����� � ,-,� ����� ������� ���� ������ * �� ������ ��"����� ? ����� �� ������@ *� �� ��� ������ � ��� ���� ��� ���� � ���� � ����� ,���� ������ ��� � ��� �� ���� ���� ����� ���� 4����+ ��� �� ����� �� ������ ��������� 9��������� ��� �"����� � ,-,� ����� ������� ���� ������ *��� � ������ ��� ���� � ��������

'�� �� � � � ��� � ���� ���� ������ � ����"����� � ,-,� ����� ?� #)��� ����� ����� �()���� ��@ ������ �" ���� ��� � ������ �� ���� ����� � �� ��� �� C�� ����� ��� C�� ���� ������� ��� ���� � ��� � ��*� � = �� 7� '��� ������ � ��� �"����� � ,-,� ����� ��� ��� ��������� � ��� ������ � ������ ����� ?L/$&�@��� ������ � ��� ������ � ������ �����?M/$&�@� '�� ������ � ��� ����� � �� ��� �� �� ���� ������ � ����� ��� ��D '�� ������� � ���

������ � ������ ����� ����� ������ ��� �(�)��� �� �� ��� "����( � � ������ ����� ��������� #)��� �� <)��� ����� ��� ��� ���� *� �� �������� �� ������ ������� � ��� � �� ��� ��?���� ��� � ���� �� � �� ��� �� ���� ������� ,-,� ����� �������� �� #)��� ����� ������(���� ��@� � � ������ ��� ������ � ��� ������� ������ ����� ����� ������ � <)��� ����� )����� �(���� �� ������ �� #)��� ����� ��������� ������ ��� "����( � � ����� � ,-,� ������A��� ���� ��� ������ ��� ���� � � � ���� � ��� ������ � ����� ��� �� ���� ������ ��� ��� �������� ��� � ��� �� ������� ������� ������ ��� ���

� ����������

'�� ���"� ����� ����� ���� ��� ����� ��" )������� � ��� �(���� ��� � ���� ��� �� �������� ��� �� � ��� �(���� �� ��� ��� � ,-,� ������ �� �������� ����� � �� ���� �������� ��� ���� � � �� % ������ ��� ���� � ������� *��� ��� ������ �� ��� ����� � � ��������� ������� ���� ��� ������ �� ��� ���� �� ��������� ����� � � ��� ?�� *� �� �� �� ��� :������� � � ��� �� ������ �( �@� � ��*� �= �� /� '�� ������� ����� �"������ ��" �������

= �� >� %"����� � ,-,� ����� �� #)��� ����� ����� �(���� �� � � ���� �� � "������ 0��� ?�@ ��� ?�@ ��* ��� ����� ��

� ������ ����

&'&' ()���� �� ��' * +����� ��#�������� �� "� $� ,! -,�� . ,�/0, , #&H

�� �� �(���� �� #)��� ����� ��� �� * �� ������ � ,-,� ������ N�*�"��� � ����� � � ������������ �� �� � #)���)����� ����� �(���� ��* �� � ����� � ,-,� ����� �� � � ���� �������*� �� ��� �"�� �� ������� ���� ��� ������ � ����� �� �� � ����� � � ��� ��������� �� �� ��� <)���)����� ����� �� , ��� ������� � �� � ,-,� ����� ����� �� ������ �� ����� ��� ���� �� ������� ��� ���� � �� ���� ��"� ��� �(���� ���� � <)��� ����� ����� ����� '�� ������ � ���(���� �� ��� #)��� �� <)��� ����� ��� ������* ���� �O� ��� ��� �� ������ ���� ���*� �� ��� � ���� �������� ����� � ������ ���������� ����� ������ �(���� ��� '��� ������ ������ ���� ��� ����* ���� ����� �(���� ���� ����( ��� <)��� ����� ��� �� �� ��� ������� )����� ���� �"������ ��" ������� � #)��� ����)� ��� �� * �� � ����� � ,-,� ������ A���� ������� ���� ��� ������ �� ������ �������� ����� �� � ��� ����� ���� � ��� �� � ��� �)���� ��� ��� ����� ��" ������� ���� �� �� ������� ��� ���� � � � ���� ��� ���� ���� ������� � � ��� ������ ����" ���

'� ������ � �� ��� ������) ��������������� �� � � �� ��� � ��� �� ���� ���

���� �� ������� ��� %���� 6#78� 9� ��� � ��������� ������ �� � � �� ��� ����� � � ���� ����� ������� � � ,-,� �����F ���� ���� ����������� ����� ���� � �� ��� ����������� ������������ ����� ��� �� ����� �� ���� �� �� ���������� -�� ����� ��* ���� ��� � )��������� ����* �� ��� ������ � �� ����� )��� �� ��� ����� * ����� ��� ������� ��� "�� �� ������ ������ ���� ��� �� � ��� ������ ��� ���)� � � �� '�� ������ ������ � � ��� ��� ���� �������� ��� %���� � ���� ��� ����� ��� �� ���� :� �� ������ ��� $)��� �� >)��� ��7)��� ? ���� � �*� ���@� ������ ���� ��� $)���� ������ �� 7)����

'�� �(���� � ��������� ����� � ��� ���� �����* � ������ * �� ������ ��� ��* ��)������ '�� "���� � ��� �7 ��������� �� ��� � � �� ��� �������� �� +��� ������ ��� �����() ������ &�&# �� -,- ����� &�&> �� � ,� �������� &�&< �� � ,- ����� '��� ���� "���� � �7

���:�� ���� ��� �������� � �������F ��� ������"���� � �7 �� ��� � ,� ���� �� � ���� ����������� ��� �*�� � ���� ����� ��� ��� "���� ��7 � /������ �� � ������� �������� 6#$8� '�������� � ��������� ����� � ��� ��� ���)

= �� 7� .����� � ��� � �� ��� �� � � ,-,� ����� ?�� #)��� ����� ����� �(���� ��@ ��� �� ������ ��� ���� � � �� ?�@ '�� �����

� �� ��� �� ����� ��� ���� � ��� :� ������ ��� ���� � ��� . ����D ����� ���� � ��F �4����D ���� ���� � ��� ?�@ %"����� ������

� ��� ����� � �� ��� �� ?�"������ �"�� ��� ������ ��� ���� � � �@�

#/& &'&' ()���� �� ��' * +����� ��#�������� �� "� $� ,! -,�� . ,�/0, ,

����� ��� ��*� � = �� ;� '�� ������ � ���"���� � �7 �� ��� -,- ���� �� ���� ���� ������ �� � ��� �(���� �� ������ � ����� ��)����� � ��� ��� ��������F � �������� ����� �� �� :���� ������ � ����� * �� ������ ����� � ��� ��� � �� ����� �� ��� ������ �������"���� � �7 �� ��� � ,� ��� � ,- ����� '� ����� ������ * �� ��� ����� �� ���� ��� � ��)������ � �� ��� �������� ���� �� � � )������ ���� ��� �� ����� � �(���� ��� * �� � ��� �� � �� ����� �������� ����� ��� �)���� � �� �� � �� 6#;8�

� �����������

0�����) ������ ��������� �� � � �� �������� �� � ����� ������ ��� ���� � � � ��)� ���� * �� ��� � ���������� � ����� ������� � ��� '�� �� � � ��������� ��������� ������ ���� � � � ��� ����� +�� �� � ���� ������� ��� ��� �"��"� �� ��� �� � ��������� ��(���� ��� '�� ������ ��� ���� � � � ������ ���� �� ������ �� ���� � ,-,� ������ *� �� ���� ���� ��� ���F ��� ������ ��� ���� � � � ���� �� ������ � �� ����� ��� �� ���� ��� �"� ��� ��� � � ���� ������ .����� �� � ��� ��� ��� ����

�� � � ��� ����� �� � ��� �(���� ��� ��� ��� ��� � ��� ���

�������� �������

=��� �� �� �� ���C��� *� ���" ��� �� ���A�� ���� �� ���� =������ �� ?����� ���������)H7#$5&5@ ��� ��� �-1B10�.�� ��������

����������

6/8 �� ������+� A����� <<# ?/HH5@ #&;�

6#8 P� � �� ��� �� ������+� �� ���� #<H ?/H55@ H&#�

6<8 .� ������ ���� N������ N��� ���� 0��� ��"� ����� 7H

?/HH#@ /<5;�

6$8 ���� N������ N��� ���� 0��� 2���� 2�-� ����� 0���

��"� ����� >; ?/H57@ ;$;�

6>8 .�)�� Q��� ���� N������ N�)�� ���� '��� ����� .� ������

0��� ��"� 2 >& ?/HH$@ /</&>�

678 %� 0�� ��� �� �� �� ���� 0��� ��"� 2 $/ ?/HH&@ 7&57�

6;8 ���� N������ .�'� 0��* ��� ���� � ����� ��"� � ������ #H

?/H55@ $/�

658 �� �� �� ���� �� 2������ R� ����� 0��� ��"� 2 <5

?/H55@ ;5<7�

6H8 ��0� 9� �� %� 0�� ��� �� .���� �� 0�� ��� %� =���� ��� N�

'����� ��� 0��� ��"� ����� 7< ?/H5H@ <H5�

6/&8 ��N� ���� ���� ������� 0�=� ��� ����� �� .���� 0���

H< ?/HH&@ ##5&�

6//8 ���� ������� ��N� ���� 0��� ��"� 2 $< ?/HH/@ #<>>�

= �� ;� .����� � ��� ��������� ����� ��������� �7 � � ���� �� � "������ 0��� ?�@ ��� ?�@ ��* ��� ����� �� � ������ ����

&'&' ()���� �� ��' * +����� ��#�������� �� "� $� ,! -,�� . ,�/0, , #//

6/#8 ���� ��� � � ���� N������ %��� N��� ���� %�� � �����

;; ?/HH#@ #>5�

6/<8 1� -���� � =� '�������� .�%� %������ A����� </$ ?/H5>@ ;H�

6/$8 S� S��� ��=� ����� �� �� ���+� � ���� '������ �� ����

#$> ?/H5H@ H7#�

6/>8 ���� ��� � 0��� ��"� ����� 5& ?/HH5@ ><5>�

6/78 ���� ��������� ���� ��� � �� .���� 0��� /&; ?/HH;@

>5&$�

6/;8 ���� ��������� ���� ��� � 0��� ��"� ����� 5/ ?/HH5@

>>;7�

6/58 �� '����� � �� '� ���� N� %� � R� ���� � 0��� ��"�

����� 7/ ?/H55@ 57H�

6/H8 A� �����*�� �� �������� �� 0��� .���� H< ?/H5H@ ;<#&�

6#&8 =�N� �� �� ����� '�%� ������ �� ���� ##> ?/H5$@ H5<�

6#/8 =�N� �� �� ����� �� ���� #7; ?/HH>@ /H<>�

6##8 ��N� 0��� ��%� '�� �� �� ��'� 3������ ��� 2�0� =���)

����� A���� ��� ��� ��� .���� ��� T� "�� ��� A�*

R�� � /HH#�

6#<8 0��� ��� ������� ���� A����� �� �������� � 0��� ��"� 2

#5 ?/H5<@ ;5$�

6#$8 �� � ������ �� '��4����� �� .���� 0��� /&> ?/HH7@ H#>5�

6#>8 .� -� ��������� 0��� ��"� 2 7& ?/HHH@ </5#�

6#78 1��� �������� '��� %����� ������� ��� ����� /$ ?/H5;@

/#</�

6#;8 ���� '����� ���� N������ �� ����� �� N����� 0��� ��"�

����� 5& ?/HH5@ #/$>�

#/# &'&' ()���� �� ��' * +����� ��#�������� �� "� $� ,! -,�� . ,�/0, ,

Recommended