Assessing different types of disorder in carbonate \nminerals with vibrational spectroscopy
Notice bibliographique
Résumé
In this thesis, calcite was used as a test case to study the effects of structural disorder \non vibrational modes. Vibrational modes were examined using Fourier transform \ninfrared (FTIR) and Raman spectroscopy. Structural disorder was assessed by using \nX-ray diffraction (XRD) and X-ray absorption fine structure (XAFS) measurements. \nData for temperature dependent FTIR, FTIR-photoacoustic (FTIR-PAS), and XAFS \nmeasurements were collected at the Canadian Light Source Inc. (Saskatoon, SK). \nFour normal vibrational modes of calcite were thoroughly investigated: the symmetric \nin-plane stretch (v₁, Raman active), out-of plane bend (v₂, IR active), asymmetric \nin-plane stretch (v₃, IR active), and in-plane bend (v₄, Raman and IR active). \nShapes of the v₁ and v₄ peaks are affected by long-range disorder and temperature, \nwhile the v₂ and v₃ peaks remain unchanged. By comparing the FTIR absorption \nspectra of different calcium carbonate polymorphs, we suggest that planar carbonate \narrangements are the key to cause v₄ broadening at higher temperatures and with \nstructural defects. \nTo explore the effects of structural defects in more detail, crystalline domain \nsize, lattice strain, and microstrain fluctuation values were calculated from XRD data. \nLong-range disorder strongly affects the vibrations in calcite. Bonding distances and \ncoordination environments in calcite based minerals (plasters) were assessed from \ntheir XAFS spectra. Results indicate that the local environments are dependent on the secondary phases (mainly Ca(OH)₂) in them. My thesis work demonstrates that \nparing FTIR with other techniques is more effective for researchers. \nWeak peaks related to the combination and isotopic modes in a calcite FTIR \nabsorption spectrum were also well studied. My thesis work demonstrates that weak \npeaks at 848 cm⁻¹ and 1398 cm⁻¹ in a FTIR absorption spectrum of calcite are due \nto the v₂ and v₃ vibrations of ¹³CO₃²⁻ rather than combination modes. These two \npeaks become stronger in spectra of calcite with a higher ¹³C concentration. Also, \nthe ratio between areas of the 848 cm⁻¹ peak and the ¹³CO₃²⁻ v₂ peak in a FTIR \ntransmittance spectrum match the natural abundance ratio of ¹³C:¹²C (near 1%). An \ninteresting phenomenon is that positions of these two peaks do not maintain with ¹³C \nconcentration changes. Theoretical calculations performed by our colleagues (Anna \nHirsch and Dr. Leeor Kronik, Weizmann Institute of Science, Israel) confirm my \nthesis results. \nMy thesis work shows that FTIR-photoacoustic (FTIR-PAS) spectroscopy is \nan appropriate technique to study weak isotopic and combination-mode peaks since \nthey are relatively enhanced under an acoustic detector. Origins of combination-mode \npeaks were discussed, and quantitative analyses of the ¹³C v₂ peak were carried out \nbased on FTIR-PAS spectra. A surprising finding is that the ¹³C v₂ mode presents \ncrystallinity dependency, while the ¹²C v₂ mode is not.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».