廣州地化所合作發現PbGeO3立方鈣鈦礦高壓新相

　　鉛是一種重要的地球化學示蹤元素，它在高壓下的晶體化學行為決定其在地幔中的賦存方式。Pb2+離子具有6s2價電子結構，這種孤對電子的空間極化效應導致其異于堿土金屬離子的晶體化學特征。下地幔主要由堿土金屬硅酸鹽鈣鈦礦礦物組成，在這種環境中Pb2+離子能否進入硅酸鹽鈣鈦礦結構中，決定于高壓下其空間極化效應能否被完全抑制，從而表現出與堿土金屬離子相似的晶體化學行為。探討這一科學問題的途徑之一是了解高溫高壓條件下PbSiO3或其類似物PbGeO3是否能轉變成具中心對稱的鈣鈦礦結構。

　　中國科學院廣州地球化學研究所肖萬生課題組與中國科學院高能物理研究所、中國工程物理研究院流體物理研究所及美國卡內基研究院地球物理研究所的研究人員合作，利用金剛石壓腔高壓裝置，對經高溫高壓處理的PbGeO3樣品在北京同步輻射裝置(BSRF)上進行高壓原位X射線衍射測試，發現了一個新的PbGeO3立方鈣鈦礦高壓相(Phase II)，表明下地幔壓力條件下Pb2+離子的空間極化效應被完全抑制，在下地幔中Pb2+很可能類質同象替代Ca2+進入CaSiO3鈣鈦礦這種下地幔主要礦物相中。PbGeO3立方鈣鈦礦高壓相(Phase II)隨壓力變化表現出正常的壓縮性行為，并在較低壓力時發生非晶化，而沒有轉變成已有文獻報道的PbGeO3立方鈣鈦礦低壓相(Phase I)。PbGeO3立方鈣鈦礦的Phase I與Phase II具有相同的晶體結構，但體積相差~9%，這一現象與我們首次發現的PbCrO3立方鈣鈦礦壓致等結構相變這一電子相變新類型(PNAS, 2010, 107, 14026-14029)非常類似。

　　該實驗結果是與過渡金屬元素無關的化合物中可能存在壓致電子相變現象的重要線索，為相似電子結構相變現象的尋找和相關新材料的發現，提供了新的模板和思路。

　　該研究結果最近發表在American Mineralogist上(2012, 97, 1193-1198)，相關的后續研究工作正在進行中。