高压下菲的结构与振动性质

利用 Raman 光谱和同步辐射 X 射线衍射技术，测量了菲在高达 30.2 GPa 高压下的结构与振动性质。在 2.3 GPa 和 5.4 GPa 压力下，Raman 光谱中观察到两次相变，伴随着分子间和分子内振动模式的显著变化；当压力高于 10.2 GPa 时，所有 Raman 峰消失在发光背景中。在进一步压缩至 20.0 GPa 以上时，Raman 光谱中分别在 1600、2993 和 3181 cm$^{-1}$ 附近观察到三个宽峰，强烈表明菲已转变为无定形含氢碳。基于 X 射线衍射，Raman 光谱中观察到的对应相结构被确定为：0-2.2 GPa 下的相 I 空间群为 $P_{\rm}2_{1}$，2.2-5.6 GPa 下的相 II 空间群为 $P_{\rm}$2/\emph{m}，5.6-11.4 GPa 下的相 III 空间群为 $P_{\rm}$2/\emph{m}+\emph{Pmmm}，而 11.4 GPa 以上的结构被确定为空间群 \emph{Pmmm}。尽管菲在 20.0 GPa 以上已无定形化，但基于 X 射线衍射图谱，无定形含氢碳团簇仍保持结晶特征。我们的结果表明，在高压下菲中长程周期性与局域无序态共存。