含氢分子体系的高温高压物性研究

【摘要】： 本论文利用激光加热金刚石对顶砧高温高压技术、共聚焦拉曼散射和前向布里渊散射技术相结合的一套新的实验方法,以水和氨这两种含氢分子体系为研究对象,系统研究了高温高压对弹性性质、晶体结构、分子间的键合解离等性质的影响。利用电加热高温高压布里渊散射系统进行了水的高温高压布里渊散射研究,首次发现了水由低密度向高密度转变的液-液相转变边界,解决了存在已久的争议问题,拓展了水的高温高压相图。利用高压拉曼散射、布里渊散射、同步辐射X射线衍射方法,研究了高压下氨的声速、弹性和晶体结构变化,揭示了氨的等结构相变并对相变机制给予了理论分析。研究发现,氨在发生等结构相变的压力点附近,剪切弹性常数发生变化,压力引起了晶格畸变,N-H键的性质发生改变。 首次搭建了激光加热高温高压前向布里渊散射实验系统,采用磁控溅射镀膜技术和光刻技术,解决了激光加热高温高压拉曼、布里渊散射测量中液体样品绝热层制备和透明样品不易被加热等关键技术问题,建立了新的实验方法。利用这个新技术对水和氨进行了激光加热高温高压拉曼、布里渊散射研究,结合分子动力学模拟分析了水和氨在不同温度压力下的状态,阐述了高温高压水和氨的解离机制。