第33卷，第8期 2013年8月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 33,No. 8, pp2112-2116
August，2013
仿岩浆岩玻璃相介观团粒结构类声子限制效应的拉曼光谱研究
徐培苍"，李如壁1，尚通明1，周
健，孙建华，王媛媛”
1.江苏理工学院应用材料研究所，江苏常州213001 2，上海大学材料科学与工程学院，上海200072
摘要应用微晶声子色散理论、量子化学从头计算与拉受光谱（LWRS、RS)分析技术相结合的方法，系统地探测了仿超基性岩(MU)、仿基性岩(MB)、仿中性岩（MI)和仿酸性岩（MA)等4个系列玻璃相的介观团粒结构参数及其类声子限制效应，建立了各自的类声子色散曲线，进而获得了随着体系介观团粒尺度的增加，其低频端声学声子(横模与纵模)振动波数红移、中频及高额端的光学声子(横模与纵模)振动波数紫移、光学声子（横模)之拉曼谱峰的半高宽减小和其介观团粒尺度的变化范围增大等结论。这些结论不但丰富了低维非晶硅酸盐玻璃相及其熔体的类声子色散理论，面且开拓了拉曼光谱研究岩浆岩介观结构的新领域，
为探索岩浆的结晶、演化和成矿规律提供重要理论依据及信息。关键词仿岩浆岩；类声子；限制效应；色散曲线；拉曼光谱
中图分类号：0741
引言
文献标识码：A
DOI; 10. 3964/j. issn. 10000593(2013)08-2112-05
其中w(r，L）即为声子限制函数，α(go，r)为微品点阵的周期函数，e*"为平面波。
为了研究微晶颗粒大小对声子振动的影响，对（9o
近年来国内外学者借助拉曼光谱技术对低维Si纳米材料、GaAs/AlAs超晶格薄层半导体、SiC和GaAs等纳米材料的声子限制效应进行了大量研究-]，建立了相应体系的类声子色散曲线，揭示了材料功能与其结构的内在关系。面仿岩浆岩玻璃相及其熔体是具有纳米级介观团粒结构的低维硅酸盐体系[5)，也存在受团粒结构限制的类声子振动（包括声学声子和光学声子)，其蕴含有丰富的地学和谱学信息，目前越来越受到人们的重视["]。研究仿岩浆岩硅酸盐体系最主要的基础理论工作是研究其能量(cm1)与波失q(nm）之间的函数关系，也即其类声子色散曲线。
本工作拟采用量子化学从头计算法与拉曼光谱（LWRS， RS)技术相结合的方法探究仿岩浆岩玻璃相团粒结构的类声子限制效应，进而建立其类声子色散曲线。
1
理论部分
Richter等[0，8)认为当声子波函数被限制在微晶尺度为L
的边界内时，该声子波函应为
Y(go, r) = W(r, L)u(ge, r)ekgr = Y'(go, r) X u(qo, r)
Y(o, r) = W(r, L)e-*g
收稿日期：2012-12-03，修订日期：2013-03-16
r)进行傅里叶变换，则
( *b)不
其中
d"qC(qo, q)e
C(go, q) dPrp'(go,r)e
式中，C(qs，q)即为实空间声子限制函数W(r，L)的傅氏变换，亦即波矢空间的声子限制函数。当9→0时（即布里渊区原点「处)，声子的散射强度
I(c)=
dg/C(0, q)
J [—(q)+(/2)
(1)
Richter等对微晶波空间的声子限制函数选用Gaussi-an型权重函数，即
I C(0, q) [3 eL2/4
对于微晶球形颗粒，波失
则
I C(0, q) 3e/e
(2)
由于声子波函数被局域在微品团粒尺度内（微品尺度一般小于3nm[*l)，考虑到表面对球体的修正(6.9,1o)，则式(1)中布
基金项目：国家自然科学基金项目（40973046，40743017)和中国科学院上海应用物理研究所同步辐射(SSRF)国家重点实验室项目资助
作者简介：徐培苍，1942年生，江苏理工学院应用材料研究所研究员万方数据
e-mail; xpe@jstu. edu. cn; xupeicang42@tom. com