gtcrustГеодинамика и тектонофизикаGeodynamics & Tectonophysics2078-502XInstitute of the Earth's crust of the Russian Academy of Sciences, Siberian Branch10.5800/GT-2022-13-2s-0609gtcrust-1462Research ArticleПАЛЕОГЕОДИНАМИКАPALEOGEODYNAMICSТЕМПЕРАТУРНО-ЗАВИСИМАЯ IN SITU СПЕКТРОСКОПИЯ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА И ДИНАМИКА РЕШЕТКИ ШЕЕЛИТА И ШЕЕЛИТОПОДОБНЫХ СОЕДИНЕНИЙIN SITU TEMPERATURE-DEPENDENT RAMAN SPECTROSCOPY AND LATTICE DYNAMICS OF SCHEELITE AND SCHEELITE-LIKE COMPOUNDShttps://orcid.org/0000-0003-0825-9677ПанкрушинаЕ. А.PankrushinaE. A.

620016, Екатеринбург, ул. Академика Вонсовского, 15

Elizaveta A. Pankrushina

15 Academician Vonsovsky St, Ekaterinburg 620016

lizaveta.94@list.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0050-9216МихайловскаяЗ. А.MikhaylovskayaZ. A.

620016, Екатеринбург, ул. Академика Вонсовского, 15

15 Academician Vonsovsky St, Ekaterinburg 620016

https://orcid.org/0000-0002-8003-6729ЩаповаЮ. В.ShchapovaYu. V.

620016, Екатеринбург, ул. Академика Вонсовского, 15

15 Academician Vonsovsky St, Ekaterinburg 620016

https://orcid.org/0000-0001-7197-1443ВотяковС. Л.VotyakovS. L.

620016, Екатеринбург, ул. Академика Вонсовского, 15

15 Academician Vonsovsky St, Ekaterinburg 620016

Институт геологии и геохимии им. А.Н. Заварицкого УрО РАНРоссияZavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, Ural Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202205052022132609609Copyright © Панкрушина Е.А., Михайловская З.А., Щапова Ю.В., Вотяков С.Л., 20222022Панкрушина Е.А., Михайловская З.А., Щапова Ю.В., Вотяков С.Л.Pankrushina E.A., Mikhaylovskaya Z.A., Shchapova Y.V., Votyakov S.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gt-crust.ru/jour/article/view/1462

Представлены результаты исследования особенностей динамики решетки в диапазоне температур 83–873 К шеелитоподобных соединений – природного и синтетического шеелита, а также синтетических CaMoO4 и SrMoO4 методом температурно-зависимой in situ спектроскопии комбинационного рассеяния света. Обработка спектроскопических данных выполнена как в рамках классического подхода «peak fitting», так и при использовании статистических подходов. Высказано предположение, что при повышении температуры трансформация тетраэдров MoO4 и WO4 в пространстве неодинакова, для Ca-содержащих соединений объем элементарной ячейки при повышении температуры увеличивается медленнее, чем объем полиэдра WO4 (MoO4). Подобное различие определяется тепловым расширением, контролируемым преимущественно расширением полиэдров CaO8 (SrO8).

Here we present the results from an in situ Raman thermal spectroscopy study on specific features of the lattice dynamics of scheelite-type compounds (natural and synthetic scheelite, synthetic CaMoO4 and SrMoO4) in the temperature range of 83–873 K. Spectroscopic data processing has been carried out based on both classical "peak fitting" and statistical approaches. It has been suggested that an increase in temperature causes nonuniformity of MoO4 and WO4 tetrahedra transformation. It has been assumed that dynamics in thermal expansion of unit cells of Ca-containing compounds is slower than that in thermal expansion of WO4 (MoO4) polyhedral. This diffence is mainly due to the fact that thermal expansion is mainly defined by the expansion of CaO8 (SrO8) polyhedra.

шеелитповеллиткомбинационное рассеяниететраэдрстатистические параметрыscheelitepowelliteRaman scatteringtetrahedronstatistical parametersРабота выполнена в ЦКП УрО РАН «Геоаналитик» в рамках темы № АААА-А18-118053090045-8 государственного задания ИГГ УрО РАН (КР спектроскопия и РСМА – 50 %), гранта РНФ № 20-73-10048 (синтез и аттестация образцов – 50 %). Дооснащение и комплексное развитие ЦКП «Геоаналитик» ИГГ УрО РАН осуществляется при финансовой поддержке Минобрнауки РФ, Соглашение № 075-15-2021-680.The study was supported by the state assignment of the "Geoanalitik" Shared Research Facilities of IGG UB RAS (AAAA-A18-118053090045-8) (Raman spectrocopy and EPMA – 50 %) and the grant of the Russian Science Foundation 20-73-10048 (synthesis and certification of samples). The re-equipment and comprehensive development of the "Geoanalitik" Shared Research Facilities of the IGG UB RAS is financially supported by the grant of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (Agreement 075-15-2021-680).ReferencesDove M.T., 1997. Theory of Displacive Phase Transitions in Minerals. American Mineralogist 82 (3–4), 213–244. https://doi.org/10.2138/am-1997-3-401.Dove M.T., 1997. Theory of Displacive Phase Transitions in Minerals. American Mineralogist 82 (3–4), 213–244. https://doi.org/10.2138/am-1997-3-401.Guo H.H., Zhou D., Pang L.X., Qi Z.M., 2019. Microwave Dielectric Properties of Low Firing Temperature Stable Scheelite Structured (CA,Bi)(MO,V)О4 Solid Solution Ceramics for LTCC Applications. Journal of the European Ceramic Society 39 (7), 2365–2373. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.02.010.Guo H.H., Zhou D., Pang L.X., Qi Z.M., 2019. Microwave Dielectric Properties of Low Firing Temperature Stable Scheelite Structured (CA,Bi)(MO,V)О4 Solid Solution Ceramics for LTCC Applications. Journal of the European Ceramic Society 39 (7), 2365–2373. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.02.010.Кобузов А.С., Панкрушина Е.А., Щапова Ю.В., Вотяков С.Л. Программа для вычисления асимметрии и эксцесса как характеристик спектроскопических данных: Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № RU 2021668021 от 09.11.2021 г. РОСПАТЕНТ, 2021.Kobuzov A.S., Pankrushina E.A., Shchapova Yu.V., Votyakov S.L., 2021a. A Program to Calculate Asymmetry and Excess as Characteristics of Stereoscopic Data. Software Registration Certificate № RU 2021668021 of November 09, 2021. ROSPATENT (in Russian)Кобузов А.С., Панкрушина Е.А., Щапова Ю.В., Вотяков С.Л. Программа для вычисления автокорреляционной функции как характеристики спектроскопических данных: Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № RU 2021667714 от 02.11.2021 г. РОСПАТЕНТ, 2021.Kobuzov A.S., Pankrushina E.A., Shchapova Yu.V., Votyakov S.L., 2021b. A Program to Calculate Autocorrelation Function as a Characteristic of Spectroscopic Data. Software Registration Certificate № RU 2021667714 of November 02, 2021. ROSPATENT (in Russian)Mikhaylovskaya Z.A., Abrahams I., Petrova S.A., Buyanova E.S., Tarakina N.V., Piankova D.V., Morozova M.V., 2020. Structural, Photocatalytic and Electroconductive Properties of Bismuth-Substituted CaMоO4. Journal of Solid State Chemistry 291, 121627. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2020.121627.Mikhaylovskaya Z.A., Abrahams I., Petrova S.A., Buyanova E.S., Tarakina N.V., Piankova D.V., Morozova M.V., 2020. Structural, Photocatalytic and Electroconductive Properties of Bismuth-Substituted CaMоO4. Journal of Solid State Chemistry 291, 121627. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2020.121627.Nasdala L., Smith D.C., Kaindl R., Ziemann M.A., 2004. Raman Spectroscopy: Analytical Perspectives in Mineralogical Research. In: A. Beran, E. Libowitzky (Eds), Spectroscopic Methods in Mineralogy. EMU Notes in Mineralogy. Vol. 6. Eötvös University Press, Budapest, p. 281–343. https://doi.org/10.1180/EMU-notes.6.7.Nasdala L., Smith D.C., Kaindl R., Ziemann M.A., 2004. Raman Spectroscopy: Analytical Perspectives in Mineralogical Research. In: A. Beran, E. Libowitzky (Eds), Spectroscopic Methods in Mineralogy. EMU Notes in Mineralogy. Vol. 6. Eötvös University Press, Budapest, p. 281–343. https://doi.org/10.1180/EMU-notes.6.7.Pankrushina E.A., Kobuzov A.S., Shchapova Y.V., Votyakov S.L., 2020. Analysis of Temperature-Dependent Raman Spectra of Minerals: Statistical Approaches. Journal of Raman Spectroscopy 51 (9), 1549–1562. https://doi.org/10.1002/jrs.5825.Pankrushina E.A., Kobuzov A.S., Shchapova Y.V., Votyakov S.L., 2020. Analysis of Temperature-Dependent Raman Spectra of Minerals: Statistical Approaches. Journal of Raman Spectroscopy 51 (9), 1549–1562. https://doi.org/10.1002/jrs.5825.Porto S., Scott J., 1967. Raman Spectra of CaWO4, SrWO4, CaMoO4, and SrMoO4. Physical Review 157, 716–719. https://doi.org/10.1103/PHYSREV.157.716.Porto S., Scott J., 1967. Raman Spectra of CaWO4, SrWO4, CaMoO4, and SrMoO4. Physical Review 157, 716–719. https://doi.org/10.1103/PHYSREV.157.716.Salje E.K., Carpenter M.A., Malcherek T., Ballaran T.B., 2000. Autocorrelation Analysis of Infrared Spectra from Minerals. European Journal of Mineralogy 12 (3), 503–519. https://doi.org/10.1127/0935-1221/2000/0012-0503.Salje E.K., Carpenter M.A., Malcherek T., Ballaran T.B., 2000. Autocorrelation Analysis of Infrared Spectra from Minerals. European Journal of Mineralogy 12 (3), 503–519. https://doi.org/10.1127/0935-1221/2000/0012-0503.Sarantopoulou E., Raptis C., Ves S., Christofilos D., Kourouklis G.A., 2002. Temperature and Pressure Dependence of Raman-Active Phonons of CaMoO4: an Anharmonicity Study. Journal of Physics: Condensed Matter 14 (39), 8925.Sarantopoulou E., Raptis C., Ves S., Christofilos D., Kourouklis G.A., 2002. Temperature and Pressure Dependence of Raman-Active Phonons of CaMoO4: an Anharmonicity Study. Journal of Physics: Condensed Matter 14 (39), 8925.Senyshyn A., Kraus H., Mikhailik V.B., Yakovyna V., 2004. Lattice Dynamics and Thermal Properties of CaWO4. Physical Review B 70 (21), 214306. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.70.214306.Senyshyn A., Kraus H., Mikhailik V.B., Yakovyna V., 2004. Lattice Dynamics and Thermal Properties of CaWO4. Physical Review B 70 (21), 214306. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.70.214306.Suda J., Chiba H., Sato T., 1998. Temperature Dependence of the Ag+Bg-Mode of Raman Shift for CaWO4 Crystal. Journal of the Physical Society of Japan 67 (1), 20–22. https://doi.org/10.1143/JPSJ.67.20.Suda J., Chiba H., Sato T., 1998. Temperature Dependence of the Ag+Bg-Mode of Raman Shift for CaWO4 Crystal. Journal of the Physical Society of Japan 67 (1), 20–22. https://doi.org/10.1143/JPSJ.67.20.Suda J., Zverev P.G., 2019. Temperature Dependence of Raman Frequency Shift in SrWO4 Crystal Studied by Lattice Dynamical Calculations. Crystals 9 (4), 197. https://doi.org/10.3390/cryst9040197.Suda J., Zverev P.G., 2019. Temperature Dependence of Raman Frequency Shift in SrWO4 Crystal Studied by Lattice Dynamical Calculations. Crystals 9 (4), 197. https://doi.org/10.3390/cryst9040197.Wyckoff R.W.G., 1965. Crystal Structures. Vol. 3. Interscience Publishers, New York, London, Sydney, 981 p.Wyckoff R.W.G., 1965. Crystal Structures. Vol. 3. Interscience Publishers, New York, London, Sydney, 981 p.Yu H., Shi X., Huang L., Kang X., Pan D., 2020. Solution-Deposited and Low Temperature-Annealed Eu3+/Tb3+-Doped CaMoO4/SrMoO4 Luminescent Thin Films. Journal of Luminescence 225, 117371. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2020.117371.Yu H., Shi X., Huang L., Kang X., Pan D., 2020. Solution-Deposited and Low Temperature-Annealed Eu3+/Tb3+-Doped CaMoO4/SrMoO4 Luminescent Thin Films. Journal of Luminescence 225, 117371. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2020.117371.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.