The solid acid compound CsH2PO4 (CDP) is a superprotonic conductor for intermediate temperature range fuel cell applications. Doping CDP with rubidium can alter its transition temperature from normal phase to superprotonic phase. Powder samples of Cs1 − xRbxH2PO4 (0 ≤ x ≤ 1) were synthesized with 10 at. % intervals of x and analyzed at room temperature. A powder x-ray diffraction study showed three major structures between the various samples: monoclinic P21/m for x ≤ 0.5 samples, monoclinic P21/c for x = 0.8 samples, tetragonal I-42d for x = 0.9 and 1 samples, and a mixture of these structures in the x = 0.6 and 0.7 samples. Optical second harmonic generation (SHG) microscopy was performed on these samples, and a unique quadrupolar behavior in an SHG polar plot was found and correlated with the monoclinic P21/c structure in the x = 0.8 sample and some part of the x = 0.6 and 0.7 samples. Although in principle this P21/c structure is centrosymmetric with no SHG signal, the loss of local symmetry while maintaining the overall super structure can possibly explain this phenomenon. The tetragonal I-42d structure is noncentrosymmetric and shows dipolar behavior in the SHG polar plot from x = 0.9 and 1 samples and part of the x = 0.6 and 0.7 samples. The monoclinic P21/m structure is centrosymmetric with no SHG signal from the x ≤ 0.5 samples. Our discovery confirms the early finding of phases of Cs1 − xRbxH2PO4 (0 ≤ x ≤ 1) superprotonic conductor series at room temperature and indicates the potential of developing SHG microscopy to study the phases of these compounds at an intermediate working temperature in situ.

中文翻译：

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Cs1 − xRbxH2PO4 质子导体系列的光学二次谐波产生成像和 X 射线衍射

固体酸化合物 CsH2PO4 (CDP) 是一种适用于中等温度范围燃料电池应用的超质子导体。用铷掺杂 CDP 可以改变其从正相到超质子相的转变温度。Cs1 - xRbxH2PO4 (0 ≤ x ≤ 1) 的粉末样品是用 10 at 合成的。x 的 % 间隔并在室温下分析。粉末 X 射线衍射研究显示了各种样品之间的三种主要结构：x ≤ 0.5 样品的单斜 P21/m，x = 0.8 样品的单斜 P21/c，x = 0.9 和 1 样品的四方 I-42d，以及x = 0.6 和 0.7 样品中这些结构的混合。对这些样品进行了光学二次谐波发生 (SHG) 显微镜检查，发现了 SHG 极坐标图中独特的四极行为，并与 x = 0 中的单斜 P21/c 结构相关。8 个样本和部分 x = 0.6 和 0.7 个样本。虽然原则上这种 P21/c 结构是中心对称的，没有 SHG 信号，但在保持整体超结构的同时失去局部对称性可能可以解释这种现象。四方 I-42d 结构是非中心对称的，并且在来自 x = 0.9 和 1 样品以及部分 x = 0.6 和 0.7 样品的 SHG 极坐标图中显示出偶极行为。单斜 P21/m 结构是中心对称的，没有来自 x ≤ 0.5 样品的 SHG 信号。我们的发现证实了 Cs1 − xRbxH2PO4 (0 ≤ x ≤ 1) 超质子导体系列在室温下的相的早期发现，并表明开发 SHG 显微镜以原位研究这些化合物在中间工作温度下的相的潜力。虽然原则上这种 P21/c 结构是中心对称的，没有 SHG 信号，但在保持整体超结构的同时失去局部对称性可能可以解释这种现象。四方 I-42d 结构是非中心对称的，并且在来自 x = 0.9 和 1 样品以及部分 x = 0.6 和 0.7 样品的 SHG 极坐标图中显示出偶极行为。单斜 P21/m 结构是中心对称的，没有来自 x ≤ 0.5 样品的 SHG 信号。我们的发现证实了 Cs1 − xRbxH2PO4 (0 ≤ x ≤ 1) 超质子导体系列在室温下的相的早期发现，并表明开发 SHG 显微镜以原位研究这些化合物在中间工作温度下的相的潜力。虽然原则上这种 P21/c 结构是中心对称的，没有 SHG 信号，但在保持整体超结构的同时失去局部对称性可能可以解释这种现象。四方 I-42d 结构是非中心对称的，并且在来自 x = 0.9 和 1 样品以及部分 x = 0.6 和 0.7 样品的 SHG 极坐标图中显示出偶极行为。单斜 P21/m 结构是中心对称的，没有来自 x ≤ 0.5 样品的 SHG 信号。我们的发现证实了 Cs1 − xRbxH2PO4 (0 ≤ x ≤ 1) 超质子导体系列在室温下的相的早期发现，并表明开发 SHG 显微镜以原位研究这些化合物在中间工作温度下的相的潜力。在保持整体超结构的同时失去局部对称性可能可以解释这种现象。四方 I-42d 结构是非中心对称的，并且在来自 x = 0.9 和 1 样品以及部分 x = 0.6 和 0.7 样品的 SHG 极坐标图中显示出偶极行为。单斜 P21/m 结构是中心对称的，没有来自 x ≤ 0.5 样品的 SHG 信号。我们的发现证实了 Cs1 − xRbxH2PO4 (0 ≤ x ≤ 1) 超质子导体系列在室温下的相的早期发现，并表明开发 SHG 显微镜以原位研究这些化合物在中间工作温度下的相的潜力。在保持整体超结构的同时失去局部对称性可能可以解释这种现象。四方 I-42d 结构是非中心对称的，并且在来自 x = 0.9 和 1 样品以及部分 x = 0.6 和 0.7 样品的 SHG 极坐标图中显示出偶极行为。单斜 P21/m 结构是中心对称的，没有来自 x ≤ 0.5 样品的 SHG 信号。我们的发现证实了 Cs1 − xRbxH2PO4 (0 ≤ x ≤ 1) 超质子导体系列在室温下的相的早期发现，并表明开发 SHG 显微镜以原位研究这些化合物在中间工作温度下的相的潜力。7个样品。单斜 P21/m 结构是中心对称的，没有来自 x ≤ 0.5 样品的 SHG 信号。我们的发现证实了 Cs1 − xRbxH2PO4 (0 ≤ x ≤ 1) 超质子导体系列在室温下的相的早期发现，并表明开发 SHG 显微镜以原位研究这些化合物在中间工作温度下的相的潜力。7个样品。单斜 P21/m 结构是中心对称的，没有来自 x ≤ 0.5 样品的 SHG 信号。我们的发现证实了 Cs1 − xRbxH2PO4 (0 ≤ x ≤ 1) 超质子导体系列在室温下的相的早期发现，并表明开发 SHG 显微镜以原位研究这些化合物在中间工作温度下的相的潜力。