Water in the Earth’s mantle: A solid-state NMR study of hydrous wadsleyite

Chemical Science

Volumn 4, Issue 4, 2013, Pages 1523-1538

  Griffin, John M ^a   Berry, Andrew J ^b,c   Frost, Daniel J ^d   Wimperis, Stephen ^e   Ashbrook, Sharon E ^a  

^a UNIVERSITY OF ST ANDREWS   (United Kingdom)

^b IMPERIAL COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

^c DEPARTMENT OF LIFE SCIENCES   (United Kingdom)

^d UNIVERSITÄT BAYREUTH   (Germany)

^e UNIVERSITY OF GLASGOW   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CALCULATIONS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; HYDROGEN BONDS; MODEL STRUCTURES; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; POSITIVE IONS; PROTONS; RESERVOIRS (WATER); SOLID STATE PHYSICS;

CATION VACANCIES; EARTH'S MANTLE; EXPERIMENTAL DATUM; FIRST-PRINCIPLES DFT CALCULATIONS; HYDROXYL GROUPS; ISOTOPICALLY ENRICHED; POTENTIAL RESERVOIR; SILANOLS; SOLID STATE NMR; STRUCTURAL MODELS; TRANSITION ZONES; WADSLEYITE;

SILICON;

EID: 84874635272     PISSN: 20416520     EISSN: 20416539     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3sc21892a     Document Type: Article

References (77)

1. T. Katsura, E. Ito, J. Geophys. Res., 1989, 94, 15663
2. J. R. Smyth, Am. Mineral., 1987, 72, 1051
3. J. R. Smyth, Am. Mineral., 1994, 79, 1021
4. N. Bolfan-Casanova, H. Keppler, D. C. Rubie, Earth Planet. Sci. Lett., 2000, 182, 209
5. T. Inoue, H. Yurimoto, Y. Kudoh, Geophys. Res. Lett., 1995, 22, 117
6. D. L. Kohlstedt, H. Keppler, D. C. Rubie, Contrib. Mineral. Petrol., 1996, 123, 345
7. X. Huang, Y. Xu, S. Karato, Nature, 2005, 434, 746
8. J. Chen, T. Inoue, H. Yurimoto, D. J. Weidner, Geophys. Res. Lett., 2002, 29, 1875
9. S. D. Jacobsen, Rev. Mineral. Geochem., 2006, 62, 321
10. H. Horiuchi, H. Sawamoto, Am. Mineral., 1981, 66, 658
11. A. J. Berry, H. St. C. O'Neill, J. Hermann, D. R. Scott, Earth Planet. Sci. Lett., 2007, 261, 134
12. A. M. Walker, J. Hermann, A. J. Berry, H. St. C. O'Neill, J. Geophys. Res.: Atmos., 2007, 112, B05211
13. B. Winkler, V. Milman, B. Hennion, M. C. Payne, M.-H. Lee, J. S. Lin, Phys. Chem. Miner., 1995, 22, 461
14. K. Wright, C. R. A. Catlow, Phys. Chem. Miner., 1996, 23, 38
15. M. Haiber, P. Ballone, M. Parrinello, Am. Mineral., 1997, 82, 913
16. A. M. Walker, S. Demouchy, K. Wright, Eur. J. Mineral., 2006, 18, 529
17. J. Tsuchiya, T. Tsuchiya, J. Geophys. Res.: Atmos., 2009, 114, B02206
18. J. W. Downs, Am. Mineral., 1989, 74, 1124
19. N. L. Ross, G. V. Gibbs, K. M. Rosso, Am. Mineral., 2003, 88, 1452
20. Y. Kudoh, T. Inoue, H. Arashi, Phys. Chem. Miner., 1996, 23, 461
21. Y. Kudoh, T. Inoue, Phys. Chem. Miner., 1999, 26, 382
22. C. M. Holl, J. R. Smyth, S. D. Jacobsen, D. J. Frost, Am. Mineral., 2008, 93, 598
23. Y. Ye, J. R. Smyth, A. Hushur, M. Manghani, D. Lonappan, P. Dera, D. J. Frost, Am. Mineral., 2010, 95, 1765
24. A. Sano-Furukawa, T. Kuribayashi, K. Komatsu, T. Yagi, E. Ohtani, Phys. Earth Planet. Inter., 2011, 189, 56
25. S. C. Kohn, R. A. Brooker, D. J. Frost, A. E. Slesinger, B. J. Wood, Am. Mineral., 2002, 87, 293
26. S. D. Jacobsen, S. Demouchy, D. J. Frost, T. Boffa-Ballaran, J. Kung, Am. Mineral., 2005, 90, 61
27. F. Deon, M. Koch-Müller, D. Rhede, M. Gottschalk, R. Wirth, S.-M. Thomas, Am. Mineral., 2010, 95, 312
28. F. H. Larsen, H. J. Jakobsen, P. D. Ellis, N. C. Neilsen, J. Magn. Reson., 1998, 131, 144
29. L. A. O'Dell, R. W. Schurko, Chem. Phys. Lett., 2008, 464, 97
30. D. Iuga, H. Schafer, R. Verhagen, A. P. M. Kentgens, J. Magn. Reson., 2000, 147, 192
31. L. Frydman, J. S. Harwood, J. Am. Chem. Soc., 1995, 117, 5367
32. Z. Gan, J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 3242
33. S. E. Ashbrook, S. Wimperis, Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc., 2004, 45, 53
34. S. E. Ashbrook, A. J. Berry, S. Wimperis, Am. Mineral., 1999, 84, 1191
35. S. E. Ashbrook, A. J. Berry, S. Wimperis, J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 6360
36. S. E. Ashbrook, A. J. Berry, S. Wimperis, J. Phys. Chem. B, 2002, 106, 773
37. S. E. Ashbrook, A. J. Berry, D. J. Frost, A. Gregorovic, J. E. Readman, S. Wimperis, J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 13213
38. M. C. Davis, W. Brouwer, A. S. Lipton, Z. Gan, K. T. Mueller, Am. Mineral., 2010, 95, 1601
39. C. J. Pickard, F. Mauri, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys., 2001, 63, 245101
40. M. D. Segall, P. J. D. Lindan, M. J. Probert, C. J. Pickard, P. J. Hasnip, S. J. Clark, M. C. Payne, J. Phys.: Condens. Matter, 2002, 14, 2717
41. S. E. Ashbrook, L. Le Pollès, C. J. Pickard, A. J. Berry, S. Wimperis, I. Farnan, Phys. Chem. Chem. Phys., 2007, 9, 1587
42. J. M. Griffin, S. Wimperis, A. J. Berry, C. J. Pickard, S. E. Ashbrook, J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 465
43. L. S. Cahill, J. V. Hanna, A. Wong, J. C. C. Freitas, J. R. Yates, R. K. Harris, M. E. Smith, Chem.-Eur. J., 2009, 15, 9785
44. P. J. Pallister, I. L. Moudrakovski, J. A. Ripmeester, Phys. Chem. Chem. Phys., 2009, 11, 11487
45. J. M. Griffin, A. J. Miller, S. Wimperis, A. J. Berry, S. E. Ashbrook, Phys. Chem. Chem. Phys., 2010, 12, 2989
46. J. M. Griffin, J. R. Yates, A. J. Berry, S. Wimperis, S. E. Ashbrook, J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 15651
47. J. M. Griffin, A. J. Berry, S. E. Ashbrook, Solid State Nucl. Magn. Reson., 2011, 40, 91
48. J. F. Stebbins, M. Kanzaki, Science, 1991, 251, 294
49. S. E. Ashbrook, A. J. Berry, W. O. Hibberson, S. Steuernagel, S. Wimperis, J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 11824
50. S. E. Ashbrook, A. J. Berry, W. O. Hibberson, S. Steuernagel, S. Wimperis, Am. Mineral., 2005, 90, 1861
51. J. F. Stebbins, W. Panero, J. R. Smyth, D. J. Frost, Am. Mineral., 2009, 94, 626
52. J. F. Stebbins, J. R. Smyth, W. R. Panero, D. J. Frost, Am. Mineral., 2009, 94, 905
53. D. J. Frost, B. T. Poe, R. G. Tronnes, C. Liebske, A. Duba, D. C. Rubie, Phys. Earth Planet. Inter., 2004, 143/144, 507
54. H.-T. Kwak, Z. Gan, J. Magn. Reson., 2003, 164, 369
55. S. E. Ashbrook, S. Wimperis, J. Magn. Reson., 2002, 156, 269
56. D. Iuga, H. Schäfer, R. Verhagen, A. P. M. Kentgens, J. Magn. Reson., 2000, 147, 192
57. D. G. Cory, W. M. Ritchey, J. Magn. Reson., 1988, 80, 128
58. W. Sommer, J. Gottwald, D. E. Demco, H. W. Spiess, J. Magn. Reson., Ser. A, 1995, 113, 131
59. D. J. States, R. A. Haberkorn, D. J. Ruben, J. Magn. Reson., 1982, 48, 286
60. J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett., 1996, 77, 3865
61. D. Vanderbilt, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys., 1990, 41, 7892
62. J. R. Yates, C. J. Pickard, F. Mauri, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys., 2007, 76, 024401
63. P. Pyykkö, Mol. Phys., 2008, 106, 1965
64. J. R. Smyth, T. Kawamoto, S. D. Jacobsen, R. J. Swope, R. L. Hervig, J. R. Holloway, Am. Mineral., 1997, 82, 270
65. Z. Mao, S. D. Jacobsen, F. M. Jiang, J. R. Smyth, C. M. Holl, D. J. Frost, T. S. Duffy, Earth Planet. Sci. Lett., 2008, 268, 540
66. E. R. H. Van Eck, M. E. Smith, S. C. Kohn, Solid State Nucl. Magn. Reson., 1999, 15, 181
67. S. E. Ashbrook, M. E. Smith, Chem. Soc. Rev., 2006, 35, 718
68. S. E. Ashbrook, S. Antonijevic, A. J. Berry, S. Wimperis, Chem. Phys. Lett., 2002, 364, 634
69. X. Xue, M. Kanzaki, J. Am. Ceram. Soc., 2009, 92, 2803
70. C. Chizallet, H. Petitjean, G. Costentin, H. Lauron-Pernot, J. Maquet, C. Bonhomme, M. Che, J. Catal., 2009, 268, 175
71. X. Xue, M. Kanzaki, A. Shatskiy, Am. Mineral., 2008, 93, 1099
72. M. Cutajar, S. E. Ashbrook, S. Wimperis, Chem. Phys. Lett., 2006, 423, 276
73. B. L. Phillips, P. C. Burnley, K. Worminghaus, A. Navrotsky, Phys. Chem. Miner., 1997, 24, 179
74. C. Bonhomme, C. Gervais, F. Babonneau, C. Coelho, F. Pourpoint, T. Azais, S. E. Ashbrook, J. M. Griffin, J. R. Yates, F. Mauri, C. J. Pickard, Chem. Rev., 2012, 11, 5733
75. A.-C. Uldry, J. M. Griffin, J. R. Yates, M. Pérez-Torralba, M. D. Santa Maria, A. L. Webber, M. L. L. Beaumont, A. Samoson, R. M. Claramunt, C. J. Pickard, S. P. Brown, J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 945
76. A. L. Webber, L. Emsley, R. M. Claramunt, S. P. Brown, J. Phys. Chem. A, 2010, 114, 10435
77. L. Peng, Y. Liu, N. Kim, J. E. Readman, C. P. Grey, Nat. Mater., 2005, 4, 216