俄勒冈太阳石颜色成因的纳米矿物学研究

作     者：王成思 沈锡田 WANG Chengsi;Andy Histien Shen

作者机构：中国地质大学(武汉)珠宝学院湖北武汉430074 湖北省珠宝工程技术研究中心湖北武汉430074 

基　　金：2018年爱德华·古柏林科研奖学金 第74批博士后面上项目(2023M743293) 广东省基础与应用基础研究基金区域联合基金-青年基金项目(2022A1515110780) 

出 版 物：《宝石和宝石学杂志（中英文）》 (Journal of Gems & Gemmology)

年 卷 期：2024年第26卷第S1期

页      码：10-12页

摘      要：俄勒冈太阳石的颜色成因是矿物学中一个经典而有争议的话题,这是由于它具有在同一长石晶体中各向异性(绿红色)和各向同性(红色)颜色区域共同存的特殊光学性质(图1)。经过近50年的研究,迄今为止的研究中尚没有达成共识的解释模型被提出。在本研究中,受到纳米科学中局域表面等离子体共振(LSPR)理论(图2)的启发,我们对红色、绿红色、绿色3颗俄勒冈太阳石沿特定晶体方向通过聚焦离子束提取制备样片,并进行了高分辨率透射电子显微镜分析,并配合LA-ICP-MS和偏振紫外-可见光谱分析,以及光谱模拟计算,对这一问题展开研究。结果表明,在各向异性和各向同性色区中,我们观察到斜长石中包含的Cu纳米粒子具有不同的几何形状。在各向同性(红色)区域,纳米粒子是随机分布的纳米球体或纳米椭球体(直径8.7~12.0 nm),纵横比为1.0~1.3(图3)。相比之下,在二向色(绿色/红色)区域,纳米粒子是定向排列的纳米棒(沿长轴8.5~21.0 nm),纵横比约为2.5(图4)。我们应用LSPR理论来模拟吸收光谱(图5),并通过模拟计算来解释观察到的光学特性。本研究系统地揭示了长石晶体中不同形状金属纳米粒子包裹体的存在及其光学影响。此外,它还表明了将LSPR纳入矿物致色理论的必要性。此外,含Cu纳米粒子拉长石已被证明具有三阶非线性光学性质,结合纳米粒子的形状和尺寸将有助于设计具有定制光学行为的纳米粒子嵌入光学材料。

主 题 词：Cu纳米粒子 俄勒冈太阳石 纳米夹杂物 局域表面等离子体共振 高分辨率透射电子显微镜 斜长石 

学科分类：081803[081803] 07[理学] 070205[070205] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 0702[理学-物理学类] 

馆 藏 号：203155855...