Correlated atomic motions in the negative thermal expansion materialZrW2O8:A local structure study

负热膨胀 物理 声子 X射线吸收精细结构 Atom(片上系统) 八面体 材料科学 结晶学 凝聚态物理 热膨胀 原子物理学 晶体结构 光谱学 热力学 化学 量子力学 计算机科学 嵌入式系统
作者
D. Cao,F. Bridges,Glen R. Kowach,A. P. Ramirez
出处
期刊:Physical review 卷期号:68 (1) 被引量:62
标识
DOI:10.1103/physrevb.68.014303
摘要

Recent studies of zirconium tungstate, ${\mathrm{ZrW}}_{2}{\mathrm{O}}_{8},$ show an isotropic negative thermal expansion (NTE) over a wide temperature range. It has been proposed that the low-energy phonon vibrational modes, observed in both specific heat and phonon density-of-states measurements, are responsible for this unusual NTE. We have carried out x-ray-absorption fine-structure (XAFS) experiments at both the W ${L}_{\mathrm{III}}$ edge and Zr K edge to study the detailed local structure in ${\mathrm{ZrW}}_{2}{\mathrm{O}}_{8}.$ Our XAFS results show a very small temperature dependence of the broadening parameter, $\ensuremath{\sigma},$ for the W-Zr atom pair and the W-O-Zr linkage; consequently, the displacements of the W, O, and Zr atoms must be correlated. The data show a much larger temperature dependence of $\ensuremath{\sigma}$ for the nearest ${\mathrm{W}}_{1}\ensuremath{-}{\mathrm{W}}_{2}$ pair as well as for the nearest Zr-Zr pair. These combined results indicate that it is the correlated motion of a ${\mathrm{WO}}_{4}$ tetrahedron and its three nearest ${\mathrm{ZrO}}_{6}$ octahedra that leads to the NTE effect in this material instead of primarily transverse vibrations of the middle O atom in the W-O-Zr linkage. The data for both W-W and Zr-Zr atom pairs also indicate a hardening of the effective spring constant near 100 K, which is consistent with the shift of the lowest mode with T in the phonon density of states. A simple model is developed to explain the NTE in terms of the local structure results; it also provides a natural explanation for the lack of a soft-mode phase transition.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
xinyu完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
1秒前
dmr关闭了dmr文献求助
1秒前
XXXXX发布了新的文献求助20
1秒前
对白完成签到,获得积分10
2秒前
小学森完成签到,获得积分10
2秒前
陌路发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
傅剑寒发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
4秒前
秋子完成签到,获得积分10
4秒前
风清扬发布了新的文献求助10
4秒前
诸乌完成签到,获得积分20
4秒前
柏林寒冬应助kk采纳,获得10
4秒前
4秒前
Xiaobo发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
研友_kngAY8完成签到,获得积分10
4秒前
乐乐应助FXQ123_范采纳,获得10
4秒前
5秒前
Hello应助搞怪故事采纳,获得10
5秒前
dcfnb完成签到,获得积分10
6秒前
wxnice发布了新的文献求助10
6秒前
marichana发布了新的文献求助20
6秒前
6秒前
方源应助leiguangbin采纳,获得10
6秒前
错过的风景完成签到,获得积分10
7秒前
无极微光应助bb采纳,获得20
8秒前
cheng发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
8秒前
影子芳香发布了新的文献求助10
8秒前
领导范儿应助小萝莉采纳,获得10
9秒前
SciGPT应助浮熙采纳,获得10
9秒前
lxl发布了新的文献求助10
9秒前
科研底层韭菜完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1561
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 1200
Holistic Discourse Analysis 600
Atlas of Liver Pathology: A Pattern-Based Approach 500
Latent Class and Latent Transition Analysis: With Applications in the Social, Behavioral, and Health Sciences 500
Using Genomics to Understand How Invaders May Adapt: A Marine Perspective 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5505852
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4601404
关于积分的说明 14476173
捐赠科研通 4535332
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2485305
邀请新用户注册赠送积分活动 1468307
关于科研通互助平台的介绍 1440779