对“金红石型TiO2的正交对称性和各向异性性质”的评论

IF 3.2 3区化学 Q2 CHEMISTRY, PHYSICAL

The Journal of Physical Chemistry C Pub Date : 2025-06-04 DOI:10.1021/acs.jpcc.5c00048

Ilaria Tomei, and , Claudio Goletti*,

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摘要

Szwacki et al.(1)最近发表在《J. Phys》杂志上的一篇文章。在化学C中，作者报告了新的理论计算和实验数据，并得出结论，金红石型TiO2与通常认为的相反，不是四方对称，而是正交对称。通过伪势平面波密度泛函理论（DFT）计算，计算了rab参数，即晶格参数a和b的相对差，得到了1 × 10-3数量级的不等价。因此，TiO2透明区折射率值na和nb的各向异性会在一束线偏振光中产生双折射效应，这束光定向正确，并以正入射的方式照射在金红石型TiO2样品的（001）表面（见图1，右图）。特别是，穿过样品厚度后出射光束的偏振面相对于样品前的偏振面要旋转。这是在光弹性调制器（PEM）中发生的事情，(2)在反射各向异性光谱（RAS）中旋转光的线性偏振面，(3)调制光谱学广泛用于表征超高真空条件下的清洁表面(4)和液体中，(5)研究有机层，(6)低维系统，(7)以及最近的应变工程GaAsBi合金。(8)图1。（左图）实验装置示意图。（右图）TiO2样品中暴露的抛光面方向。图中报告的轴平行于[110]方向，平行于[110]方向和平行于[001]方向。（110）面有5mm × 5mm2的边，厚度为0.5 mm。我们进行了一项实验来研究TiO2基的两个轴a和b之间是否存在光学各向异性，特别是测量了与这种差异相关的双折射效应。样品(S)（金红石TiO2，来自PI-KEM， 5 mm × 5 mm × 0.5 mm）暴露在抛光的取向平面：（110），（001）和（1′10），如图1右面板所示。He-Ne激光器（λ = 6328 Å）的光束被Glan-Taylor偏振器（P1, meles - griot，消光比大于10-5）线偏振。然后，光束被引导到第二个偏振器（P2，与P1相同），其轴垂直于P1的轴。在这种结构下，探测器（Si光电晶体管，滨松）没有检测到光（在实验精度范围内）。第二步，将样品S插入P1和P2之间，测量透射光（图1，左面板）。P1的轴相对于所选样品平面的两个主要对称轴（角度精度Δθ = 5 × 10-4 rad，即0.03°），与光的传播方向垂直。极大的注意被用于对准和定向样品，以避免诱导双折射不准确的位置。根据样品S的方向，我们选择了两种不同的实验配置（图1右图）：激光束以正入射方式照射在S的（001）平面上，两侧平行于[110]和[1 _ 10]方向（见图1中的红色箭头）。在这种情况下，光被平行于[110]方向的线偏振，从而导致相对于TiO2基的a和b轴呈45°；激光束以正入射方式照射在S的（1 _ 10）平面上，两侧平行于[001]和[110]方向（见图1中的青色箭头）。在这种情况下，光在相对于[001]方向45°处线偏振。在图2中，我们给出了探测器以P1和P2轴相交的角度θ0为中心旋转第二偏振片P2后测量到的6328 Å处的光强：(i)没有S（曲线“nosample”，蓝色）；（ii）在配置A中带S（曲线“sample”，红色）；（iii）带S，构型B（青色曲线）。图2。（左图）在三种不同的实验配置中测量的光强（详见正文）与偏振器P2相对于偏振器P1的旋转来熄灭光束。对于每条曲线，强度已归一化为各自的最大值。（右图）配置A测光强度(无样品，蓝色曲线；与样本（红色曲线）。绿色的竖线显示了θ0角（在P2处测量，见文），在没有样品S的情况下，光通过P1和P2后被熄灭。结果（在图2的右面板中有更详细的显示）清楚地表明，由于S的插入，在光束的偏振平面上产生了非常微小的修改（如果有的话：它刚好高于实验误差），因为它可能是双折射的。从ref(1)中的图1，我们得到Δnab @6328 Å： Δnab = 0.011。这个值必须与质子交换膜振荡期间相同波长的折射率各向异性Δnab （4.7 × 10-5 @6328 Å）进行比较，(9)得出结论，它应该肯定足以产生可检测的光偏振面旋转。相比之下，我们的数据显示偏振平面的测量旋转几乎为零：这一结果与na = nb一致，或者（更谨慎地）与参考文献(1)中报道的差异Δnab小得多。不同的是，在情况B中，效果非常明显，P2的轴必须旋转30°左右才能熄灭信号。情况A只有在na = nb时才能解释，而情况B的解释很直接（na≠nc），因此TiO2是四边形的。我们的结论是，金红石型TiO2的四方对称或正交对称的问题应该解决，有利于前者。本文引用了其他9个出版物。这篇文章尚未被其他出版物引用。

本文章由计算机程序翻译，如有差异，请以英文原文为准。

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期刊介绍： The Journal of Physical Chemistry A/B/C is devoted to reporting new and original experimental and theoretical basic research of interest to physical chemists, biophysical chemists, and chemical physicists.