准静水压下MnNb2O6的结构相变

　　铌酸锰(Manganese Niobate, MnNb₂O₆)是一种典型的柯铁矿矿石(Mn,Fe)(Nb,Ta)₂O₆的端元化合物。铌锰矿不仅是元素铌Nb重要的提取原料，也是一种重要的介质陶瓷材料，具有广泛的应用和学术价值。碱土金属铌酸盐的高压相变研究是一个全新的领域，吉林大学物理学院和超硬材料国家重点实验室的周强和李芳菲课题组对MnNb₂O₆高压下晶体结构和性质变化进行了深入的研究，相关研究成果发表在2014年7月28日的《The Journal of Physical Chemistry C》杂志上。 

　　该研究发现，在压力12 GPa时，n₁₀ (B_2g)和n₈ (A_g) 两个振动模式发生软化，导致MnNb₂O₆发生压致结构相变，而且拉曼振动峰显示高压下内部的Nb-O伸缩振动模式仍存在。通过不同压力下Grüneisen系数的分析，发现MnNb₂O₆常压结构（空间群为Pbcn）在高压下的不稳性可能是由NbO₆八面体形变引起。原位高压同步辐射X射线衍射数据与拉曼光谱的实验结果一致。通过拟合三阶Birch-Murnaghan状态方程得到了MnNb₂O₆常压相I的状态方程，确定出体弹模量B₀及体弹模量对压力的一阶导数B₀^’分别为154.4 ± 3.5 GPa和4.1。 

　　图1 MnNb₂O₆属于PbO₂型晶体衍生物，氧原子排布在六排密方晶胞的顶点，晶胞中含有1.5个阳离子，属于正交晶系，具有Pbcn空间群结构。原位高压同步辐射XRD的测量是在北京同步辐射装置（BSRF）4W2-高压实验站完成的。入射光的波长为 λ = 0.6199 Å。对样品到探测器的距离及几何参数的校准是通过校准CeO₂标样的方法。对每个压力点的XRD谱采集时间设为600 s。获得的高压X射线数据直接证明分子晶体SnBr₄在高压下发生晶体-晶体的结构相变及晶体-非晶体的转变。 

　　该项研究为更好地理解MnNb₂O₆及其相似结构化合物在极端环境下的物理性质提供了重要的帮助。其中高压同步辐射角散X射线衍射实验的主要部分研究是在北京同步辐射装置(Beijing Synchrotron Radiation Facility)高压站4W2-高压实验站上完成的。此项研究运用了多种测试手段，其中X射线衍射实验的数据结果分析为该小组人员在探寻铌铁矿等陶瓷材料在高压下的结构变化提供了更加“直观的图像”，使材料相变细节得以呈现。

　　发表文章： 

　　Fengxian Huang, Qiang Zhou, Liang Li, Xiaoli Huang, Dapeng Xu, Fangfei Li,* and Tian Cui. Structural Transition of MnNb₂O₆ under Quasi-Hydrostatic Pressure, J. Phys. Chem. C, 2014, 118 (33), 19280–19286.