Baltā fosfora alfa un beta fāzu Ramana spektroskopiskie pētījumi - Lukoševičs, Ingars (Latvijas Universitāte, 2021)
Baltais fosfors ir molekulārs kristāls, kas sastāv no tetraedra formas P4 molekulām, kuru savstarpējais izkārtojums kristāliskajā režģī mainās, pārejot starp trim pazīstamajām fāzēm: α; β; γ. Materiāls ir pazīstams jau sen, taču kā molekulārs kristāls tas ir pētīts salīdzinoši maz, it īpaši ar svārstību spektroskopijas metodēm, kas, piemēram, spētu apstiprināt vai noliegt no rentgenstaru difrakcijas iegūto kristālisko struktūru pareizību. Šajā darbā eksperimentāli iegūti baltā fosfora α un β fāzu Ramana izkliedes spektri pie dažādām temperatūrām apgabalā no -125°C līdz -20°C. Darbā apskatīts hipotētisks baltā fosfora α fāzes kristāliskās struktūras modelis ar augstu simetriju, kam izveidots klasiskais režģa dinamikas modelis. Savukārt β fāzes eksperimentāli iegūtie spektri salīdzināti ar ab initio aprēķinu rezultātiem literatūrā minētai kristāliskajai struktūrai. Darbā secināts, ka eksperimentāli novērotie Ramana izkliedes spektri atbilst salīdzinātās β fāzes kristāliskās struktūras Ramana izkliedes spektriem. Ir apstiprināts, ka β fāzes Ramana izkliedes spektra E joslā novērojamas sešas, T2 – deviņas un A1 – trīs līnijas, kas materiālam pārejot α fāzē saplūst trīs salīdzinoši platās joslās. Balstoties uz eksperimentos iegūtajām spektru izmaiņām, konstatēts, ka fāzu pāreja novērojama temperatūras diapazonā no -65.3°C līdz -63.6°C. Šīs spektru izmaiņas ir visizteiktākās ir E joslai, daļēji konstatējamas T2 joslai un nav konstatētas A1 joslai.

White phosphorus is a molecular crystal consisting of tetrahedral P4 molecules. Their relative arrangement in the crystallographic cell changes when material goes between the three known phases namely α, β and γ. White phosphorus has been known for a long time, yet little research can be found on it as a molecular crystal. Especially when looking from the viewpoint of vibrational spectroscopy which could for example confirm or deny the validity of crystal structure obtained from x-ray diffraction analysis. In this work the Raman spectra of white phosphorus α and β phases are obtained at different temperatures in an interval of -125°C to -20°C. A hypothetical high symmetrical α phase crystal structure is proposed, and classical lattice dynamics model has been created for this structure. Experimental Raman spectra of β phase is compared to spectra obtained through ab initio calculations for a structure reported in literature. This work shows accordance between the experimental Raman spectra and the calculated spectra for the compared crystal structure. It is confirmed that the β phase Raman spectra shows six lines in E band, nine lines in T2 band and three in A1 band. All lines in these three bands start to indistinguishably overlap when material goes into α phase. A phase transition is observed between -65.3°C and -63.6°C as concluded from the changes in Raman spectra. The changes are the most pronounced in E band, partially detectable in T2 band and not found in A1 band.
Raman study of alpha and beta phases of white phosphorus
Keywords: Fizika; baltais fosfors; α fāze alfa fāze; β fāze beta fāze; fāzu pāreja; Ramana izkliedes spektroskopija