北京家教化学学院吴立明教授与陈玲教授课题组发文揭示AZnP3O9新颖磷酸盐玻璃揭示转变弛豫温度的微观结构起源
发表日期:2023-02-17 | 作者： | 电话：166-1980-1137 | 累计浏览：
玻璃在日常生活和工业生产中有重要的应用，如传统玻璃窗、耐磨涂层的金属玻璃和分子医学玻璃。然而，玻璃材料的结构复杂且长程无序，其弛豫热力学和动力学的微观结构起源尚不清楚。
玻璃化转变弛豫温度Tf是一个重要的热力学概念，常用来解释玻璃弛豫、玻璃化转变和玻璃态。然而，其微观结构的起源仍不清楚，也很少研究。在Tf温度下，玻璃显示出平衡性质，并且液体结构被冻结。这个温度可以用来鉴定玻璃的稳定性，解释玻璃转变过程中的焓松弛和焓恢复，表征玻璃的热力学脆性。一些金属玻璃中的Tf也与屈服应变和硬度正相关。玻璃通常会继承一些短晶程序，但如何定量识别这些短程序以及微观结构与弛豫热力学的关系还有待探索。
北京师范大学化学学院吴黎明教授和陈玲教授最近发现了一些新型磷酸盐，单氟磷酸盐晶体表现出优异的非线性光学性质(J. Am .化学。社会主义者2018, 140, 14082, 2019, 141, 8093, 2020, 142, 6423, 2021, 143, 30.安吉。化学。里面的由…编辑2021, 60, 25063;化学。脱线。2018, 140, 14082,2022, 34, 1976;今日材料物理，2023，尽快).然而，磷酸盐熔体通常难以结晶和玻璃化，难以进行相分析和结构表征。本工作中，北京师范大学化学学院吴黎明教授、陈玲教授与燕山大学王利民教授合作，利用六方KZnP3O9和正交RbZnP3O9晶体，通过熔融淬冷制备了新型AZnP3O9玻璃(A = K，Rb)。这两种罕见的晶体玻璃对具有相同的化学成分，因此可以深入研究AZnP3O9玻璃的短程序结构。拉曼光谱、核磁共振和关联函数(PDF)的研究证实，AZnP3O9晶体与玻璃存在不同程度的短期(5程)相似性。他们定义了一个新的参数:d = nglass/ncry(n是PDF峰值的个数)。利用这一参数，可以定量地鉴定由晶体结构得到的玻璃的短程序结构遗传度。他们还发现D参数具有一定的普适性，可以定量描述其他24种已报道的玻璃体系，如硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、金属玻璃、有机玻璃和有机-无机杂化玻璃。其中，KZnP3O9玻璃的D值最大，PDF峰数最多，表明该玻璃在晶体结构的5°范围内完全继承了短程序。此外，他们还发现，与RbZnP3O9玻璃相比，KZnP3O9玻璃的D值降低，一些关键的热力学参数，如归一化玻璃态虚温1.png、弛豫区冷却Tf差(2.png)及其弛豫峰对称性(ψrex)增加。这种负相关揭示了原子尺度下假想温度微观结构的起源，在该领域尚属首次。
这项工作最近被德国应用化学杂志angew.chem.int.ed接受并发表。北京师范大学化学学院和北京师范大学珠海校区新材料研究中心是最早完成这项工作的单位。第一作者为北师大博士后许娣博士，通讯作者为吴黎明教授、陈玲教授和王利民教授。合作者还包括中国科学院上海高等研究院的何林研究员。本研究得到了国家自然科学基金重大项目、北京市重点实验室、北京市自然科学基金等基金的支持。谢谢你。
