로소나이트(Lawsonite)의 압력에 따른 등방성 압축거동 연구

Isotropic Compression Behavior of Lawsonite Under High-pressure Conditions

자연산 로소나이트(Ca-Lawsonite, CaAl2Si2O7 (OH)2 ·H2O) 분말의 압력증가에 따른 변화와 구조적 특성을 소형 압력 발생장치인 다이아몬드 앤빌셀과 실시간 싱크로트론 X-선 회절실험을 통하여 확인하였다. 본 연구에서 시료에 적용한 압력은 1 기압에서 8 GPa 까지였으며 메탄올, 에탄올, 물의 혼합 용액을 압력 매개체로 하여 상온조건에서 실 험하였고, 특이한 상전이나 압력하 부피변화의 이상현상은 발견되지 않은 가역적 압축특성을 관찰하였다. 최고압력까지 로소나이트는 결정성을 잃지 않는 것으로 확인되었고 압력증가에 따른 체적감소를 통해 체적탄성률(B 0)을 계산해 본 결과 146(6) GPa로 도출되었다. 체적탄성률과 함께 계산된 선형압축률은 a-, b-, c-축에서 각각 0.0022, 0.0024, 0.0020 GPa -1 로 압력에 의한 부피감소는 대체적으로 3축이 같은 비율로 감소하는 것을 확인하였다.

Powder samples of natural lawsonite (Ca-lawsonite, CaAl 2 Si 2 O 7 (OH) 2 ·H 2 O) was studied structurally up to 8 GPa at room temperature using monochromatic synchrotron X-ray powder diffraction and a diamond anvil cell (DAC) with a methanol : ethanol : water (16 : 3 : 1 by volume) mixture solution as a penetrating pressure transmitting medium (PTM). Upon pressure increase, lawsonite does not show any apparent pressure induced expansion (PIE) or phase transition. Pressure-volume data were fitted to a second-order Birch-Murnaghan equation of state using a fixed pressure derivative of 4 leading to a bulk modulus (B 0 ) of 146(6) GPa. This compression is further characterized to be isotropic with calculated linear compressibilities of β a =0.0022 GPa -1 , β b =0.0024 GPa -1 , and β c =0.0020 GPa -1 .