Dat blijkt uit een onderzoek gepubliceerd in Nature Communications , is drievoudig gecoördineerd germanium voor het eerst bewezen in een germaniumdioxide (GeO₂ ) smelten, waardoor mogelijk het al lang bestaande debat over de structuur van GeO₂ wordt opgelost smelten.

Het onderzoek werd uitgevoerd door een groep onderzoekers onder leiding van prof. Wan Songming van de Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) van de Chinese Academie van Wetenschappen, in samenwerking met onderzoekers van de Universiteit van Shanghai.

Kristal en glas, twee belangrijke vaste stoffen, worden beide gevormd door smeltingen bij hoge temperaturen. Smeltstructuren hebben betrekking op de macro-eigenschappen van smeltingen, de microprocessen van kristalgroei, de vorming van defecten in kristallen, en de structuren en eigenschappen van glas. De kennis van smeltstructuren is tot nu toe echter zeer beperkt vanwege het gebrek aan geschikte analytische hulpmiddelen.

Drievoudig gecoördineerd germanium is een speciale vorm van germanium gebonden aan zuurstof, en deze unieke rangschikking van atomen en bindingen is niet gedetecteerd in de GeO₂ smelten voordat.

In dit onderzoek gebruikten de onderzoekers Raman-spectroscopie bij hoge temperatuur en DFT-berekeningen om de structurele oorsprong van twee mysterieuze pieken te onderzoeken, die zich op 340 en 520 cm bevinden ^-1 in het Raman-spectrum van een GeO₂ smelten.

De elektronische structuren van de GeO₂ smelten geven aan dat er niet alleen stabiele Ge–O-bindingen bestaan, maar ook fluxionele Ge–O-bindingen in de GeO₂ smelten, wat kan worden gebruikt om de vloeibaarheid en de viscositeit van de GeO₂ te interpreteren smelt op moleculair niveau.

"Zo vonden we drievoudig gecoördineerd germanium in de GeO₂ smelten,” zei Wan, “en dit zal de traditionele kijk op de germaniumoxidestructuur veranderen.”

Deze ontdekking biedt nieuw inzicht in de structuren van germanaatsmelten, wat nuttig is voor een beter begrip van de vorming, defectstructuren en eigenschappen van germanaatkristallen/glazen. Bovendien als analoog van SiO₂ , de kennis van de GeO₂ De smeltstructuur heeft ook een belangrijke implicatie voor geologisch onderzoek.

Meer informatie: Songming Wan et al, Drievoudig gecoördineerd germanium in een GeO2-smelt, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-42890-3

Journaalinformatie: Natuurcommunicatie

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen