Tredobbelt koordineret germanium bevist i GeO₂-smelte

Ifølge en undersøgelse offentliggjort i Nature Communications , tredobbelt koordineret germanium er blevet bevist for første gang i en germaniumdioxid (GeO₂ ) smelte, hvilket potentielt løser den langvarige debat om strukturen af ​​GeO₂ smelte.

Undersøgelsen blev udført af en gruppe forskere ledet af prof. Wan Songming fra Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) under det kinesiske videnskabsakademi i samarbejde med forskere fra Shanghai University.

Krystal og glas, to hovedtilstande af fast stof, er begge dannet af højtemperatursmeltninger. Smeltestrukturer relaterer sig til smelternes makroegenskaber, mikroprocesserne ved krystalvækst, dannelsen af ​​defekter i krystaller og glasstrukturerne og egenskaberne. Kendskabet til smeltestrukturer er dog meget begrænset indtil videre på grund af manglen på passende analytiske værktøjer.

Tredobbelt koordineret germanium er en speciel form for germanium bundet til oxygen, og dette unikke arrangement af atomer og bindinger er ikke blevet opdaget i GeO₂ smelt før.

I denne undersøgelse brugte forskerne højtemperatur Raman-spektroskopi og DFT-beregninger til at undersøge den strukturelle oprindelse af to mystiske toppe, som er placeret ved 340 og 520 cm ^-1 i Raman-spektret af en GeO₂ smelte.

De elektroniske strukturer i GeO₂ smelte indikerer, at der ikke kun findes stabile Ge-O-bindinger, men også fluxional Ge-O-bindinger i GeO₂ smelte, som kan bruges til at fortolke fluiditeten og viskositeten af ​​GeO₂ smelte på molekylært niveau.

"Sådan fandt vi tredobbelt koordineret germanium i GeO₂ smelte," sagde Wan, "og dette vil ændre det traditionelle syn på germaniumoxidstrukturen."

Denne opdagelse giver et nyt indblik i strukturerne af germanate smelter, hvilket er nyttigt til bedre at forstå dannelsen, defekte strukturer og egenskaber af germanate krystaller/glas. Derudover som en analog af SiO₂ , kendskabet til GeO₂ smeltestruktur har også en vigtig betydning for geologisk forskning.

Flere oplysninger: Songming Wan et al., Trefoldigt koordineret germanium i en GeO2-smelte, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-42890-3

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af Chinese Academy of Sciences