Pressure-Driven Symmetry-Preserving Phase Transitions in Co(IO3)2

Les études de diffraction des rayons X par synchrotron à haute pression de l'iodate de cobalt, Co(IO3)2, révèlent une expansion induite par la pression contre-intuitive le long de certaines directions cristallographiques. La spectroscopie Raman à haute pression et la spectroscopie infrarouge, combinées à des calculs de théorie fonctionnelle de la densité, révèlent qu'avec une pression croissante, il devient énergétiquement favorable pour certaines liaisons I–O d'augmenter en longueur sur toute la plage de pression étudiée jusqu'à 28 GPa. Ce phénomène est entraîné par le comportement à haute pression des paires d'électrons isolés d'ions iodates. Deux transitions de phase monocliniques-monocliniques isosymétriques induites par la pression sont observées aux alentours de 3,0 et 9,0 GPa, qui se caractérisent par une coordination accrue de l'oxygène des atomes d'iode et la formation probable de liaisons métavalentes induites par la pression. Les équations pression-volume d'état sont présentées, ainsi qu'une discussion détaillée des dépendances de pression des modes actifs Raman et infrarouge observés, ce qui clarifie les incohérences précédentes dans la littérature.
Los estudios de difracción de rayos X de sincrotrón de alta presión de yodato de cobalto, Co(IO3)2, revelan una expansión inducida por presión contraintuitiva a lo largo de ciertas direcciones cristalográficas. La espectroscopia Raman e infrarroja de alta presión, combinada con los cálculos de la teoría de la densidad funcional, revelan que con el aumento de la presión, se vuelve energéticamente favorable que ciertos enlaces I–O aumenten de longitud en todo el rango de presión estudiado hasta 28 GPa. Este fenómeno es impulsado por el comportamiento de alta presión de los pares de electrones solitarios de iones de yodato. Se observan dos transiciones de fase monoclínica-monoclínica isosimétricas inducidas por presión a alrededor de 3,0 y 9,0 GPa, que se caracterizan por aumentar la coordinación de oxígeno de los átomos de yodo y la probable formación de enlaces metavalentes inducidos por presión. Se presentan ecuaciones de estado de presión-volumen, así como una discusión detallada de las dependencias de presión de los modos Raman e infrarrojo activos observados, lo que aclara inconsistencias previas en la literatura.
High-pressure synchrotron X-ray diffraction studies of cobalt iodate, Co(IO3)2, reveal a counterintuitive pressure-induced expansion along certain crystallographic directions. High-pressure Raman and infrared spectroscopy, combined with density-functional theory calculations, reveal that with increasing pressure, it becomes energetically favorable for certain I–O bonds to increase in length over the full range of pressure studied up to 28 GPa. This phenomenon is driven by the high-pressure behavior of iodate ion lone electron pairs. Two pressure-induced isosymmetric monoclinic–monoclinic phase transitions are observed at around 3.0 and 9.0 GPa, which are characterized by increasing oxygen coordination of the iodine atoms and the probable formation of pressure-induced metavalent bonds. Pressure–volume equations of state are presented, as well as a detailed discussion of the pressure dependences of the observed Raman- and infrared-active modes, which clarifies previous inconsistencies in the literature.
تكشف دراسات حيود الأشعة السينية السنكروترونية عالية الضغط ليود الكوبالت، Co(IO3)2، عن تمدد ناتج عن الضغط غير البديهي على طول اتجاهات بلورية معينة. يكشف رامان عالي الضغط ومطيافية الأشعة تحت الحمراء، جنبًا إلى جنب مع حسابات نظرية الكثافة الوظيفية، أنه مع زيادة الضغط، يصبح من المواتي بقوة لبعض روابط I - O أن تزيد في الطول على المدى الكامل للضغط المدروس حتى 28 جيجا باسكال. هذه الظاهرة مدفوعة بسلوك الضغط العالي لأزواج الإلكترونات الوحيدة التي تحتوي على أيونات اليود. لوحظ انتقالان في الطور أحادي الميل أحادي الميل متساوي التماثل الناجم عن الضغط عند حوالي 3.0 و 9.0 جيجا باسكال، والتي تتميز بزيادة تنسيق الأكسجين لذرات اليود والتكوين المحتمل للروابط التكافؤية المستحثة بالضغط. يتم تقديم معادلات حجم الضغط للحالة، بالإضافة إلى مناقشة مفصلة لاعتمادات الضغط لأنماط رامان والأشعة تحت الحمراء النشطة المرصودة، والتي توضح التناقضات السابقة في الأدبيات.