Прямое исследование механизма образования уплотненных стекол SiO$_2$ под давлением

Выполнены прямые измерения объема стеклообразного $a$-SiO$_2$ при сжатии до 9 ГПа при высоких температурах до 730 К как при увеличении, так и при снятии давления. Установлено, что остаточное уплотнение стекла $a$-SiO$_2$ после обработки высокими давлениями связано с необратимым превращением, сопровождаемым небольшим изменением объема непосредственно под давлением. Новая аморфная модификация имеет значительно более высокий объемный модуль (на 80% больше исходного значения), в результате чего остаточное уплотнение при нормальных условиях может достигать 18%. Показано, что с ростом температуры давление превращения смещается в область низких давлений около 4 ГПа. Сделан вывод о существовании в $a$-SiO$_2$ по крайней мере двух фазовых превращений при сжатии, сопровождающихся перестройкой структуры. Предложена неравновесная фазовая диаграмма стеклообразного SiO$_2$, объясняющая все имеющиеся к настоящему времени экспериментальные данные и подтверждаемая существующими результатами моделирования.