中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所研究员万松明团队与上海大学高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室教授尤静林团队合作，在二氧化锗熔体中发现了三配位的锗原子。相关成果近期发表于《自然-通讯》。
固态物质存在两种主要形式：晶体和玻璃体，均孕育于高温熔体。高温熔体的结构关系到熔体的宏观性质、晶体的生长机理和缺陷的形成规律、玻璃体的结构和性质，是物理、化学、材料、地学等多个学科关注的重要基础问题之一。但是，由于缺乏有效的分析手段，极大限制了人们对熔体结构的认识。
作为一种基础材料，二氧化锗熔体的结构多年来备受关注。普遍的观点认为：在二氧化锗熔体中锗原子周围至少存在四个配位氧原子。基于前期研究的基础上，近期，万松明团队采用高温拉曼光谱实验技术与密度泛函理论计算方法，通过研究二氧化锗熔体拉曼光谱中位于340和520 波数两个特殊振动峰的结构起源，在二氧化锗熔体中发现了三配位的锗原子，颠覆了对锗氧结构的传统认知。这一结果有望平息对二氧化锗熔体结构近半个世纪的争论。
研究人员进一步分析二氧化锗熔体的电子结构结果，揭示了在二氧化锗熔体中不仅存在稳定的Ge-O键，也存在不稳定的Ge-O键，从分子层次诠释了二氧化锗熔体兼具流动性与粘滞性的根本原因。
研究人员介绍，三配位锗原子的发现为认识锗酸盐熔体结构提供了新的视角，将有助于更好地理解锗酸盐晶体和玻璃的形成过程、缺陷结构和性质。此外，二氧化锗作为二氧化硅的同类物质，其熔体结构的研究成果也有望为地质和矿物学研究提供新思路。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-023-42890-3
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