양자화학계산을 이용한 SiO2 동질이상의 전자 구조와 Si L2,3-edge X-선 라만 산란 스펙트럼 분석 Electronic Structure and Si L2,3-edge X-ray Raman Scattering Spectra for SiO2 Polymorphs: Insights from Quantum Chemical Calculations원문보기
고압 환경에서 규산염 용융체의 원자 구조에 대한 정보는 지구 내부 마그마의 열전도율이나 주변 암석과의 원소 분배계수와 같은 이동 물성을 이해하는 단서를 제공한다. 규소의 전자 구조는 규산염 다면체 주변의 산소 원자 분포와 연관성을 가질 것으로 예상되나, 이 사이의 상관관계가 명확하게 밝혀져 있지 않다. 본 연구는 SiO2의 고밀도화에 따른 규소의 전자 구조 변화의 미시적인 기원을 규명하기 위해 SiO2 동질이상의 규소 부분 상태 밀도와 L3-edge X-선 흡수분광분석(X-ray absorption spectroscopy; XAS) 스펙트럼을 계산하였다. 규소의 전도 띠 영역에서 전자 구조는 결정 구조에 따라서 변화하였다. 특히 d-오비탈은 108, 130 eV 영역에서 배위 환경에 따른 뚜렷한 차이를 보였다. 계산된 XAS 스펙트럼은 규소 전도 띠의 s,d-오비탈에서 기인하는 피크를 보였으며, 결정 구조에 따라 s,d-오비탈과 유사한 양상으로 변화했다. 계산된 석영의 XAS 스펙트럼은 SiO2 유리의 XR S 실험 결과와 유사하였으며 규소 주변 원자 환경이 비슷하기 때문으로 생각된다. XAS 스펙트럼을 수치화한 무게 중심 값은 Si-O 결합 거리와 밀접한 상관관계를 가지며 이로 인하여 고밀도화 과정에서 체계적으로 변화한다. 본 연구의 결과는 Si-O 결합 거리에 민감한 규소 L2,3-edge XRS가 규산염 유리 및 용융체의 고밀도화 기작을 규명하는 과정에서 유용하게 적용될 수 있음을 지시한다.
고압 환경에서 규산염 용융체의 원자 구조에 대한 정보는 지구 내부 마그마의 열전도율이나 주변 암석과의 원소 분배계수와 같은 이동 물성을 이해하는 단서를 제공한다. 규소의 전자 구조는 규산염 다면체 주변의 산소 원자 분포와 연관성을 가질 것으로 예상되나, 이 사이의 상관관계가 명확하게 밝혀져 있지 않다. 본 연구는 SiO2의 고밀도화에 따른 규소의 전자 구조 변화의 미시적인 기원을 규명하기 위해 SiO2 동질이상의 규소 부분 상태 밀도와 L3-edge X-선 흡수분광분석(X-ray absorption spectroscopy; XAS) 스펙트럼을 계산하였다. 규소의 전도 띠 영역에서 전자 구조는 결정 구조에 따라서 변화하였다. 특히 d-오비탈은 108, 130 eV 영역에서 배위 환경에 따른 뚜렷한 차이를 보였다. 계산된 XAS 스펙트럼은 규소 전도 띠의 s,d-오비탈에서 기인하는 피크를 보였으며, 결정 구조에 따라 s,d-오비탈과 유사한 양상으로 변화했다. 계산된 석영의 XAS 스펙트럼은 SiO2 유리의 XR S 실험 결과와 유사하였으며 규소 주변 원자 환경이 비슷하기 때문으로 생각된다. XAS 스펙트럼을 수치화한 무게 중심 값은 Si-O 결합 거리와 밀접한 상관관계를 가지며 이로 인하여 고밀도화 과정에서 체계적으로 변화한다. 본 연구의 결과는 Si-O 결합 거리에 민감한 규소 L2,3-edge XRS가 규산염 유리 및 용융체의 고밀도화 기작을 규명하는 과정에서 유용하게 적용될 수 있음을 지시한다.
The atomic structures of silicate liquids at high pressure provide insights into the transport properties including thermal conductivities or elemental partitioning behavior between rocks and magmas in Earth's interior. Whereas the local electronic structure around silicon may vary with the arrangem...
The atomic structures of silicate liquids at high pressure provide insights into the transport properties including thermal conductivities or elemental partitioning behavior between rocks and magmas in Earth's interior. Whereas the local electronic structure around silicon may vary with the arrangement of the nearby oxygens, the detailed nature of such relationship remains to be established. Here, we explored the atomic origin of the pressure-induced changes in the electronic structure around silicon by calculating the partial electronic density of states and L3-edge X-ray absorption spectra of SiO2 polymorphs. The result showed that the Si PDOS at the conduction band varies with the crystal structure and local atomic environments. Particularly, d-orbital showed the distinct features at 108 and 130 eV upon the changes in the coordination number of Si. Calculated Si XAS spectra showed features due to the s,d-orbitals at the conduction band and varied similarly with those observed in s,d-orbitals upon changes in the crystal structures. The calculated Si XAS spectrum for α-quartz was analogous to the experimental Si XRS spectrum for SiO2 glass, implying the overall similarities in the local atomic environments around the Si. The edge energies at the center of gravity of XAS spectra were closely related to the Si-O distance, thus showing the systematic changes upon densification. Current results suggest that the Si L2,3-edge XRS, sensitive probe of the Si-O distance, would be useful in unveiling the densification mechanism of silicate glasses and melts at high pressure.
The atomic structures of silicate liquids at high pressure provide insights into the transport properties including thermal conductivities or elemental partitioning behavior between rocks and magmas in Earth's interior. Whereas the local electronic structure around silicon may vary with the arrangement of the nearby oxygens, the detailed nature of such relationship remains to be established. Here, we explored the atomic origin of the pressure-induced changes in the electronic structure around silicon by calculating the partial electronic density of states and L3-edge X-ray absorption spectra of SiO2 polymorphs. The result showed that the Si PDOS at the conduction band varies with the crystal structure and local atomic environments. Particularly, d-orbital showed the distinct features at 108 and 130 eV upon the changes in the coordination number of Si. Calculated Si XAS spectra showed features due to the s,d-orbitals at the conduction band and varied similarly with those observed in s,d-orbitals upon changes in the crystal structures. The calculated Si XAS spectrum for α-quartz was analogous to the experimental Si XRS spectrum for SiO2 glass, implying the overall similarities in the local atomic environments around the Si. The edge energies at the center of gravity of XAS spectra were closely related to the Si-O distance, thus showing the systematic changes upon densification. Current results suggest that the Si L2,3-edge XRS, sensitive probe of the Si-O distance, would be useful in unveiling the densification mechanism of silicate glasses and melts at high pressure.
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문제 정의
본 연구는 SiO2 결정과 유리의 고밀도화에 따른 규소 L2,3-edge XRS 스펙트럼 변화의 원자 단위의 기원을 규명하기 위하여 온-퍼텐셜 선형화 보충 평면파(full-potential linearized augmented plane wave; FP-LAPW) 방법론을 기반으로 한 WIEN2k 프로그램을 이용하여 SiO2 동질이상의 규소의 부분 상태 밀도 (partial density of state; PDOS)와 규소 L3-edge X선 흡수 분광분석(X-ray absorption spectroscopy; XAS) 스펙트럼을 계산하였다. 또한 대기압 환경의 석영의 계산 결과와 SiO2 유리의 실험 결과의 비교를 통해 양자화학계산을 이용한 규소 L2,3-edge XRS 스펙트럼의 예측 및 해석의 가능성을 확인하였다.
또한 대기압 환경의 석영의 계산 결과와 SiO2 유리의 실험 결과의 비교를 통해 양자화학계산을 이용한 규소 L2,3-edge XRS 스펙트럼의 예측 및 해석의 가능성을 확인하였다. 본 연구는 결정 구조를 바탕으로 국소적 원자 구조를 알고 있는 SiO2 동질이상의 규소 전자 구조와 XAS 스펙트럼을 중점적으로 다루고, 이를 바탕으로 원자 구조와 전자 구조 사이의 상관관계를 규명하여 기존에 보고된 SiO2 유리의 규소 L2,3-edge XRS 스펙트럼의 해석의 한계점을 확인하고 새로운 방향을 제시하고자 한다.
제안 방법
XRS 산란각은 25°이며 획득한 스펙트럼은 Pearson VII 함수를 이용하여 바탕(background)을 제거하였다.
유리인 Corning FS7980을 시료로 이용하였다. XRS 실험은 미국 아르곤 연구소의 APS(Advanced Photon Source)의 16- ID-D 빔라인에서 수행하였으며 9.9987-10.0687 keV 영역에서 입사 X-선 에너지를 변화시키며 9.9087 keV의 고정된 에너지에서 산란되는 X-선을 분석하였다. 입사 X-선의 에너지는 Si(111) 이중 결정 단색화장치 (double crystal monochromator)를 이용하여 조절하였다.
아울러 주기적 경계 조건(periodic boundary condition)에 의한 전자-정공 사이의 상호작용을 줄이기 위하여 결정의 공간군을 P1으로 수정하고 정공 사이의 간격이 7Å이 넘도록 격자 상수(lattice parameter)를 조정하여 석영, CaCl2-구조, α-PbO2-구조 각각 2×2×2, 2×2×3, 2×2×2의 확장된 단위격자(super cell)를 이용하여 계산을 수행하였다. 규소의 PDOS는 0(페르미 준위; EF)에서 45 eV 영역에 대하여 전자-정공 효과를 적용한 규소의 s,p,d-오비탈을 구분하여 계산하였으며, 0.01 Ry 반치폭의 가우시안 넓힘 인자(Gaussian broadening factor)를 적용하였다. 규소의 L3-edge XAS 스펙트럼은 0에서 45 eV 영역에 대하여 전자의 쌍극자 전이(dipole transition)만을 고려하여 계산되었으며, 0.
-edge X선 흡수 분광분석(X-ray absorption spectroscopy; XAS) 스펙트럼을 계산하였다. 또한 대기압 환경의 석영의 계산 결과와 SiO2 유리의 실험 결과의 비교를 통해 양자화학계산을 이용한 규소 L2,3-edge XRS 스펙트럼의 예측 및 해석의 가능성을 확인하였다. 본 연구는 결정 구조를 바탕으로 국소적 원자 구조를 알고 있는 SiO2 동질이상의 규소 전자 구조와 XAS 스펙트럼을 중점적으로 다루고, 이를 바탕으로 원자 구조와 전자 구조 사이의 상관관계를 규명하여 기존에 보고된 SiO2 유리의 규소 L2,3-edge XRS 스펙트럼의 해석의 한계점을 확인하고 새로운 방향을 제시하고자 한다.
본 실험에서는 25°산란 각도에서 XRS 실험을 수행하였으며, 이 경우 운동량 전달이 상대적으로 작아 XRS 스펙트럼은 주로 쌍극자 전이에서 기인한다(Lee et al., 2014; Lee et al., 2018).
입사 X-선의 에너지는 Si(111) 이중 결정 단색화장치 (double crystal monochromator)를 이용하여 조절하였다. 산란 X-선은 다중 광모세관 시준기(polycapillary collimator)를 통해 수집하였으며 Si(555) 해석기(analyzer)를 이용하여 분석하였다(Chow et al., 2015). XRS 산란각은 25°이며 획득한 스펙트럼은 Pearson VII 함수를 이용하여 바탕(background)을 제거하였다.
아울러 주기적 경계 조건(periodic boundary condition)에 의한 전자-정공 사이의 상호작용을 줄이기 위하여 결정의 공간군을 P1으로 수정하고 정공 사이의 간격이 7Å이 넘도록 격자 상수(lattice parameter)를 조정하여 석영, CaCl2-구조, α-PbO2-구조 각각 2×2×2, 2×2×3, 2×2×2의 확장된 단위격자(super cell)를 이용하여 계산을 수행하였다.
4 eV)으로 설정하여 규소의 2p-오비탈이 원자핵 부근 영역으로 포함되게 하였다. 전하밀도의 푸리에 전개에서 가장 큰 벡터 크기 값(GMAX)은 14.0으로 설정하였으며, 기약 브릴루앙 영역(irreducible Brillouin zone)에 포함된 중복되지 않는 역격자점(inequivalent k-point)의 개수는 석영, CaCl2-구조, a- PbO2-구조에서 각각 24, 14, 18개로 설정하였다. SCF 계산의 에너지 수렴 조건은 10-4Ry, 전하 수렴 조건은 10-4 e로 설정하였다.
제시된 PDOS는 최종 상태 근사 방법을 바탕으로 규소의 2p3/2 오비탈에서 전자를 하나 제거하여 전자 정공 효과를 모사하여 계산되었으며(Khim et al., 2017), 실험 결과와의 비교를 위하여 x-축을 100.5 eV만큼 이동하여 제시하였다.
대상 데이터
SiO2 유리의 규소 L2,3-edge XRS 스펙트럼을 얻기 위하여 광학 등급의 순수한 SiO2 유리인 Corning FS7980을 시료로 이용하였다. XRS 실험은 미국 아르곤 연구소의 APS(Advanced Photon Source)의 16- ID-D 빔라인에서 수행하였으며 9.
9087 keV의 고정된 에너지에서 산란되는 X-선을 분석하였다. 입사 X-선의 에너지는 Si(111) 이중 결정 단색화장치 (double crystal monochromator)를 이용하여 조절하였다. 산란 X-선은 다중 광모세관 시준기(polycapillary collimator)를 통해 수집하였으며 Si(555) 해석기(analyzer)를 이용하여 분석하였다(Chow et al.
이론/모형
CaCl2-구조와 α-PbO2-구조는 각각 Pnnm, Pbcn 공간군에 속하며 SiO6 팔면체가 모서리 공유 산소(edge-sharing oxygen)를 통하여 연결되어 있다. SiO2 동질이상의 전자 구조 계산을 위한 SCF(selfconsistent field) 계산, PDOS 계산, 규소 L3-edge XAS 스펙트럼 계산은 FP-LAPW 방법론을 기반으로한 WIEN2k 프로그램을 이용하여 수행하였다(Blaha, 2001). 계산 조건은 이전 연구를 참고하여 설정하였으며, 각 계산 조건에 대한 구체적인 설명은 이전 연구에 구체적으로 보고되어 있다(Yi & Lee, 2010;2012; 2014; 2016; Khim et al.
SCF 계산의 에너지 수렴 조건은 10-4Ry, 전하 수렴 조건은 10-4 e로 설정하였다. 규소 L3-edge XAS 과정을 모사하기 위하여 최종 상태 근사방법(final state approximation)을 바탕으로 규소의 2p3/2-오비탈에 전자-정공(core-hole) 효과를 적용하였다(Hebert et al., 2003; Hebert, 2007; Khim et al., 2017). 규소 및 산소와 같은 경원소의 경우 XAS, XRS와 같은 속전자(core electron) 분광 스펙트럼을 계산하기 위해서는 이러한 전자-정공 효과를 적용하는 것이 중요하다는 것이 보고된 바 있다.
01 Ry 반치폭의 가우시안 넓힘 인자(Gaussian broadening factor)를 적용하였다. 규소의 L3-edge XAS 스펙트럼은 0에서 45 eV 영역에 대하여 전자의 쌍극자 전이(dipole transition)만을 고려하여 계산되었으며, 0.2 eV 반치폭의 가우시안 넓힘 인자(Gaussian broadening factor)를 적용하였다. 쌍극자 근사(dipole approximation) 이내에서 X-선 분광 기법인 XAS와 XRS , 그리고 전자 산란을 통한 분광 기법인 EELS(electron energy loss spectroscopy) 의 산란 인자는 모두 비례 관계에 있다(Lee et al.
먼저 SCF 계산을 위하여 교환상관 범함수(exchangecorrelation functional)는 PBEsol을 사용하였으며(Perdew et al., 2008), 원자 반경을 결정하는 머핀-틴 반지름(Muffin-Tin radius, RMT)은 격자 내부의 원자간 거리를 기준으로 프로그램에 의해 결정되었다. 원자핵 부근 영역과 원자가 영역을 구분하는 에너지 값은-4.
성능/효과
130 eV 영역에서는 규소의 배위수가 4인 석영에서는상대적으로 넓은 영역에 걸쳐 피크가 분포하는 반면에 규소의 배위수가 6인 CaCl2-구조와 α-PbO2-구조에서는 피크 폭이 감소하며 상대적으로 좁은 영역에서 뚜렷하게 피크가 나타났다.
규소 PDOS 계산 결과에서 확인한 바와 같이 압력에 따른 띠 틈의 증가로 인하여 α-PbO2-구조의 스펙트럼은 CaCl2-구조에 비하여 피크 위치가 1 eV 정도 높은 에너지 손실 영역으로 이동하였다.
, 2014). 따라서 본 연구에서 계산한 L3-edge XAS 스펙트럼은 쌍극자 전이가 우세한 경우에서의 XAS, XRS, EELS 스펙트럼을 해석하는 과정에 동일하게 이용될 수 있다.
따라서 제시된 SiO2 유리의 Si L2,3- edge XRS 스펙트럼은 석영의 규소 L3-edge XAS 스펙트럼과 잘 일치하며 규소의 전도 띠 영역의 s,d오비탈을 바탕으로 이해할 수 있다.
구체적으로 석영에서 특징적으로 나타나는 108 eV 영역의 d-오비탈은 규소 배위수가 6인 CaCl2-구조와 a-PbO2-구조에서는 나타나지 않아, 이 영역에서의 d-오비탈의 분포는 규산염 사면체에서 나타나는 특징임을 의미한다. 또한 130eV 영역에서 나타나는 d-오비탈은 석영에서는 넓은 영역에 걸쳐서 분포하는 것에 비하여 CaCl2-구조와 a-PbO2-구조에서는 국소화 되어 좁은 에너지 영역에서 분포하는 양상을 보였다. 이는 108, 130 eV 영역에서 나타나는 전자 분포 및 X-선 분광 스펙트럼의 비교를 통하여 규소의 배위 환경을 구분할 수 있음을 의미한다.
본 연구는 양자화학계산 결과를 이용하여 SiO2 동질이상의 규소 전자 구조가 배위수에 따라 변화함을 확인하였으며, 특히 공간적으로 넓게 분포하는 d-오비탈이 배위수에 의한 영향을 가장 크게 받는다는 것을 확인하였다. 구체적으로 석영에서 특징적으로 나타나는 108 eV 영역의 d-오비탈은 규소 배위수가 6인 CaCl2-구조와 a-PbO2-구조에서는 나타나지 않아, 이 영역에서의 d-오비탈의 분포는 규산염 사면체에서 나타나는 특징임을 의미한다.
5 eV만큼 이동하여 제시하였다. 석영의 규소 PDOS 계산 결과는 s-오비탈은 105-115 eV 영역에서, p-오비탈은 107 eV에서, d-오비탈은 107-145 eV의 넓은 영역에 걸쳐서 나타남을 보여준다. 특히 d-오비탈은 107, 115, 130 eV 영역 근처에서 피크가 나타나며, 107 eV 영역에서는 p-오비탈과 혼재한다.
실험 결과는 석영의 규소 L3-edge XAS 계산 결과와 전반적으로 잘 일치하며, 이는 SiO2 유리의 SiO4 사면체를 구성하는 규소의 원자 환경이 석영과 유사함을 나타낸다.
후속연구
, 2014). 본 연구에서 양자화학계산을 이용하여 밝힌 SiO2 고온-고압 동질이상의 Si-O 결합 거리와 규소 L3-edge XAS 스펙트럼 사이의 직접적인 관계는 추후 XRS 기법을 이용하여 지구 내부 마그마의 Si-O 결합 거리와 규소의 배위수를 규명하는 과정에 유용할 것으로 생각된다. 아울러 최근 산소 K-edge XRS 스펙트럼과 O-O 거리 사이의 밀접한 관계가 B2O3, SiO2, MgSiO3와 같은 다양한 비정질 산화물에 대하여 밝혀지고 있다(Yi & Lee, 2016; Lee et al.
이는 규소 주변의 국지적인 원자 환경이 비슷함을 의미하는데, 다만 108 eV 영역의 피크의 폭이 증가하여 분리되지 않는 점과 130eV 영역의 피크 위치가 일치하지 않는 점은 Si-O 거리 및 O-Si-O 결합 각도의 미세한 차이에서 기인한 것으로 생각된다. 아울러 L3-edge XAS 스펙트럼의 무게 중심은 Si-O 결합 길이와 밀접한 관계를 가져, 추후 비정질 규산염의 원자 구조를 규명하는 후속 연구에 많은 도움이 될 것으로 생각된다.
한편 본 연구에서는 석영, CaCl2-구조, α-PbO2-구조의 XAS 스펙트럼만을 보고하였다. 여기에 포함되지 않은 SiO2 동질이상의 규소 PDOS 및 XAS 스펙트럼과 고압 환경에서 SiO2 유리의 XRS 실험 결과는 후속 연구를 통해 보고할 예정이다(Kim et al., in preparation).
Si-O 결합 거리와 O-O 거리는 비정질 규산염의 원자 구조 변화를 간략히 기술할 수 있는 대표적인 변수로 상호 보완적인 정보를 제공한다. 추후 상보적 관계에 있는 규소 L2,3-edge XRS와 산소 K-edge XRS 기법을 함께 적용하여 지구 내부 마그마의 원자 구조 및 결합 특성을 더 구체적으로 규명하고, 이를 바탕으로 원자 구조와 거시적 성질의 관계를 밝힐 수 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
SiO2이란?
SiO2는 화학적으로 가장 간단한 마그마의 모델로 대기압 하에서는 규산염 사면체가 구조의 단위가 된다. 지구 내부의 높은 압력 환경 아래에서는 규소의 배위수가 증가하며 원자 구조를 더욱 밀집하게 만든다(Akins et al.
계산한 L3-edge XAS 스펙트럼은 쌍극자 전이가 우세한 경우에서의 XAS, XRS, EELS 스펙트럼을 해석하는 과정에 동일하게 이용될 수 있다는 사실의 이유는?
2 eV 반치폭의 가우시안 넓힘 인자(Gaussian broadening factor)를 적용하였다. 쌍극자 근사(dipole approximation) 이내에서 X-선 분광 기법인 XAS와 XRS , 그리고 전자 산란을 통한 분광 기법인 EELS(electron energy loss spectroscopy) 의 산란 인자는 모두 비례 관계에 있다(Lee et al., 2014).
X-선 라만 산란이란?
X-선 라만 산란(X-ray Raman scattering; XRS)은 경질 X-선(hard X-ray)을 이용하여 규소나 산소와 같은 경원소의 전자 구조를 조사할 수 있는 실험 기법으로, 고압 발생 장치인 다이아몬드 앤빌 셀(diamond anvil cell) 내부의 in situ 고압 환경에서 산화물의 전자 구조 변화를 추적할 수 있다(Lee et al., 2014; Sternemann & Wilke, 2016).
참고문헌 (47)
Akins, J.A., Luo, S.-N., Asimow, P.D. and Ahrens, T.J., 2004, Shock-induced melting of $MgSiO_3$ perovskite and implications for melts in Earth's lowermost mantle. Geophysical Research Letters, 31, L14612.
Bergmann, U., Glatzel, P. and Cramer, S.P., 2002, Bulk-sensitive XAS characterization of light elements: from X-ray Raman scattering to X-ray Raman spectroscopy. Microchemical Journal, 71, 221-230.
Blaha, P., Schwarz, K., Madsen, G., Kvasnicka, D. and Luitz, J., 2001, WIEN2k (An augmented plane wave + local orbitals program for calculating crystal properties). Technische Universitat Wien, Austria.
Chow, P., Xiao, Y.M., Rod, E., Bai, L.G., Shen, G.Y., Sinogeikin, S., Gao, N., Ding, Y. and Mao, H.-K., 2015, Focusing polycapillary to reduce parasitic scattering for inelastic x-ray measurements at high pressure. Review of Scientific Instruments, 86, 072203.
Cordier, P., Mainprice, D. and Mosenfelder, J.L., 2004, Mechanical instability near the stishovite- $CaCl_2$ phase transition. European journal of mineralogy, 16, 387-399.
Fukui, H., Kanzaki, M., Hiraoka, N. and Cai, Y.Q., 2008, Coordination environment of silicon in silica glass up to 74 GPa: An x-ray Raman scattering study at the silicon L-edge. Physical Review B, 78, 012203.
Fukui, H., Kanzaki, M., Hiraoka, N. and Cai, Y.Q., 2009, X-ray Raman scattering for structural investigation of silica/silicate minerals. Physics and Chemistry of Minerals, 36, 171-181.
Karki, B.B. and Stixrude, L.P., 2010, Viscosity of $MgSiO_3$ liquid at Earth's mantle conditions: Implications for an early magma ocean. Science, 328, 740-742.
Khim, H., Yi, Y.S. and Lee, S.K., 2017, Core-hole effect on partial electronic density of state and O K-edge X-ray Raman scattering spectra of high-pressure $SiO_2$ phases. Journal of the Mineralogical Society of Korea, 30, 59-70.
Kim, Y.-H., Yi, Y.S., Kim, H.-I., Chow, P., Xiao, Y., Shen, G. and Lee, S. K., 2019, Structural transitions in $MgSiO_3$ glasses and melts at the core-mantle boundary observed via inelastic X-ray scattering. Geophysical Research Letters, 46, 13756-13764.
Kim, Y.-H., Yi, Y.S., Chow, P., Xiao, Y., Ji, C., Shen, G. and Lee, S.K., Densification of $SiO_2$ crystals and glasses at megabar pressures: Insights from Si $L_{2,3}$ -edge X-ray Raman scattering. in preparation.
Kingma, K.J., Cohen, R.E., Hemley, R.J. and Mao, H.K., 1995, Transformation of stishovite to a denser phase at lower-mantle pressures. Nature, 374, 243-245.
Kono, Y., Shibazaki, Y., Kenney-Benson, C., Wang, Y. and Shen, G., 2018, Pressure-induced structural change in $MgSiO_3$ glass at pressures near the Earth's core-mantle boundary. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115, 1742-1747.
Lee, S.K., 2018, Amorphous oxides under extreme compression: Insights from solid-state nuclear magnetic resonance and inelastic X-ray scattering. Physics and High Technology, 27, 19-28.
Lee, S.K., Eng, P.J. and Mao, H.K., 2014, Probing of pressure- Induced bonding transitions in crystalline and amorphous Earth materials: Insights from X-ray Raman scattering at high pressure. In Spectroscopic methods in mineralology and materials sciences (eds. Henderson, G. S., Neuville, D. R., and Downs, R. T.), Mineralogical Society of America, Chantilly, VA, 139-174.
Lee, S.K., Eng, P.J., Mao, H.K. and Shu, J. F., 2008a, Probing and modeling of pressure-induced coordination transformation in borate glasses: Inelastic x-ray scattering study at high pressure. Physical Review B, 78, 214203.
Lee, S.K., Eng, P.J., Mao, H.K., Meng, Y. and Shu, J., 2007, Structure of alkali borate glasses at high pressure: B and Li K-edge inelastic X-ray scattering study. Physical Review Letters, 98, 105502.
Lee, S.K., Kim, Y.-H., Chow, P., Xiao, Y., Ji, C. and Shen, G., 2018, Amorphous boron oxide at megabar pressures via inelastic X-ray scattering. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115, 5855-5860.
Lee, S.K., Eng, P.J., Mao, H.K., Meng, Y., Newville, M., Hu, M.Y. and Shu, J. F., 2005, Probing of bonding changes in $B_2O_3$ glasses at high pressure with inelastic Xray scattering. Nature Materials, 4, 851-854.
Lee, S.K., Kim, Y.-H., Yi, Y.S., Chow, P., Xiao, Y.M., Ji, C. and Shen, G.Y., 2019, Oxygen quadclusters in $SiO_2$ glass above megabar pressures up to 160 GPa revealed by Xray Raman scattering. Physical Review Letters, 123, 235701.
Lee, S.K., Park, S.Y., Kim, H.-I., Tschauner, O., Asimow, P., Bai, L., Xiao, Y. and Chow, P., 2012, Structure of shock compressed model basaltic glass: Insights from O K-edge X-ray Raman scattering and high-resolution $^{27}Al$ NMR spectroscopy. Geophysical Research Letters, 39, L05306.
Lee, S.K., Lin, J.F., Cai, Y.Q., Hiraoka, N., Eng, P. J., Okuchi, T., Mao, H.K., Meng, Y., Hu, M.Y., Chow, P., Shu, J., Li, B., Fukui, H., Lee, B.H., Kim, H.N. and Yoo, C.S., 2008b, X-ray Raman scattering study of $MgSiO_3$ glass at high pressure: Implication for triclustered $MgSiO_3$ melt in Earth's mantle. Proceedings of the National Academy of Sciences, 105, 7925-7929.
Lin, J.F., Fukui, H., Prendergast, D., Okuchi, T., Cai, Y. Q., Hiraoka, N., Yoo, C.S., Trave, A., Eng, P., Hu, M. Y. and Chow, P., 2007, Electronic bonding transition in compressed $SiO_2$ glass. Physical Review B, 75, 012201.
Momma, K. and Izumi, F., 2011, VESTA 3 for three-dimensional visualization of crystal, volumetric and morphology data. Journal of Applied Crystallography, 44, 1272-1276.
Moulton, B.J. A., Henderson, G.S., Fukui, H., Hiraoka, N., de Ligny, D., Sonneville, C. and Kanzaki, M., 2016, In situ structural changes of amorphous diopside (CaMg- $Si_2O_6$ ) up to 20 GPa: A Raman and O K-edge X-ray Raman spectroscopic study. Geochimica et Cosmochimica Acta, 178, 41-61.
Murakami, M., Goncharov, A.F., Hirao, N., Masuda, R., Mitsui, T., Thomas, S.-M. and Bina, C.R., 2014, Highpressure radiative conductivity of dense silicate glasses with potential implications for dark magmas. Nature Communications, 5, 5428.
Perdew, J.P., Ruzsinszky, A., Csonka, G.I., Vydrov, O.A., Scuseria, G.E., Constantin, L.A., Zhou, X. and Burke, K., 2008, Restoring the density-gradient expansion for exchange in solids and surfaces. Physical Review Letters, 100, 136406.
Prescher, C., Prakapenka, V.B., Stefanski, J., Jahn, S., Skinner, L.B. and Wang, Y., 2017, Beyond sixfold coordinated Si in $SiO_2$ glass at ultrahigh pressures. Proceedings of the National Academy of Sciences, 114, 10041-10046.
Rost, S., Garnero, E.J., Williams, Q. and Manga, M., 2005, Seismological constraints on a possible plume root at the core-mantle boundary. Nature, 435, 666-669.
Salmon, P.S., Moody, G.S., Ishii, Y., Pizzey, K. J., Polidori, A., Salanne, M., Zeidler, A., Buscemi, M., Fischer, H.E., Bull, C.L., Klotz, S., Weber, R., Benmore, C.J. and MacLeod, S.G., 2019, Pressure induced structural transformations in amorphous $MgSiO_3$ and $CaSiO_3$ . Journal of Non-Crystalline Solids: X, 3, 100024.
Sidorin, I., Gurnis, M. and Helmberger, D.V., 1999, Evidence for a ubiquitous seismic discontinuity at the base of the mantle. Science, 286, 1326-1331.
Sternemann, C. and Wilke, M., 2016, Spectroscopy of low and intermediate Z elements at extreme conditions: In situ studies of Earth materials at pressure and temperature via X-ray Raman scattering. High Pressure Research, 36, 275-292.
Tsuchiya, T., Caracas, R. and Tsuchiya, J., 2004, First principles determination of the phase boundaries of high-pressure polymorphs of silica. Geophysical Research Letters, 31, L11610.
Wang, Y., Sakamaki, T., Skinner, L.B., Jing, Z., Yu, T., Kono, Y., Park, C., Shen, G., Rivers, M.L. and Sutton, S. R., 2014, Atomistic insight into viscosity and density of silicate melts under pressure. Nature Communications, 5, 3241.
Will, G., Bellotto, M., Parrish, W. and Hart, M., 1988, Crystal structures of quartz and magnesium germanate by profile analysis of synchrotron-radiation high-resolution powder data. Journal of Applied Crystallography, 21, 182-191.
Yi, Y.S. and Lee, S.K., 2010, Local electronic structures of $SiO_2$ polymorph crystals: Insights from O K-edge energyloss near-edge spectroscopy. Journal of the Mineralogical Society of Korea, 23, 403-411.
Yi, Y.S. and Lee, S.K., 2012, Pressure-induced changes in local electronic structures of $SiO_2$ and $MgSiO_3$ polymorphs: Insights from ab initio calculations of O K-edge energy-loss near-edge structure spectroscopy. American Mineralogist, 97, 897-909.
Yi, Y.S. and Lee, S.K., 2014, Quantum chemical calculations of the effect of Si-O bond length on X-ray Raman scattering features for $MgSiO_3$ perovskite. Journal of the Mineralogical Society of Korea, 27, 1-15.
Yi, Y.S. and Lee, S.K., 2016, Atomistic origins of pressureinduced changes in the O K-edge x-ray Raman scattering features of $SiO_2$ and $MgSiO_3$ polymorphs: Insights from ab initio calculations. Physical Review B, 94, 094110.
Zeidler, A., Wezka, K., Rowlands, R.F., Whittaker, D.A. J., Salmon, P.S., Polidori, A., Drewitt, J.W.E., Klotz, S., Fischer, H.E., Wilding, M.C., Bull, C.L., Tucker, M.G. and Wilson, M., 2014, High-pressure transformation of $SiO_2$ glass from a tetrahedral to an octahedral network: A joint approach using neutron diffraction and molecular dynamics. Physical Review Letters, 113, 135501.
Zhao, G., Mu, H.F., Tan, X.M., Wang, D.H. and Yang, C.L., 2014, Structural and dynamical properties of $MgSiO_3$ melt over the pressure range 200-500 GPa: Ab initio molecular dynamics. Journal of Non-Crystalline Solids, 385, 169-174.
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