We performed high-pressure synchrotron x-ray diffraction experiments on nanocrystalline (nc-) MgO compressed both under quasi-hydrostatic and non-hydrostatic conditions in a diamond-anvil cell. Data obtained under hydrostatic conditions show that nc-MgO (average crystallite size of 20 nm) is 8-9% more compressible than “bulk” MgO. Analysis of our results collected under non-hydrostatic conditions yields a bulk modulus that is about 27% larger than the one derived from the quasi-hydrostatic compression experiments. Thus, the apparent bulk modulus strongly depends on the experimental stress conditions.

1.
H.
Gleiter
,
Prog. Mater. Sci.
33
,
223
(
1989
).
3.
H.
Dong
,
D.
He
,
T. S.
Duffy
, and
Y.
Zhao
,
Phys. Rev. B
79
,
014105
(
2009
).
4.
B.
Chen
,
D.
Penwell
,
L. R.
Benedetti
,
R.
Jeanloz
, and
M. B.
Kruger
,
Phys. Rev. B
66
,
144101
(
2002
).
5.
S.
Rekhi
,
S. K.
Saxena
,
R.
Ahuja
,
B.
Johansson
, and
J.
Hu
,
J. Mater. Sci.
36
,
4719
(
2001
).
6.
B.
Chen
,
D.
Penwell
, and
M. B.
Kruger
,
Solid State Commun.
115
,
191
(
2000
).
7.
S.
Rekhi
,
S. K.
Saxena
,
Z. D.
Atlas
, and
J.
Hu
,
Solid State Commun.
117
,
33
(
2000
).
8.
J.
Zhang
,
Y.
Zhao
, and
B.
Palosz
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
043112
(
2007
).
9.
J.
Xiaogang
,
Z.
Hanzhao
,
C.
Rongzheng
,
Z.
Lei
,
Z.
Qing
,
L.
Jing
, and
X.
Lisong
,
AIP Conference Proceedings
429
,
99
(
1998
).
10.
A. K.
Singh
,
H. P.
Liermann
, and
S. K.
Saxena
,
Solid State Commun.
132
,
795
(
2004
).
11.
H.-P.
Liermann
,
A.
Jain
,
A. K.
Singh
, and
S. K.
Saxena
,
J. Phys. Chem.; Solids
71
,
1088
(
2010
).
12.
J.
Chen
,
N.
Schmidt
,
J.
Chen
,
L.
Wang
,
D.
Weidner
,
J.
Zhang
, and
Y.
Wang
,
J. Mater. Sci.
40
,
5763
(
2005
).
13.
A. K.
Singh
,
H. P.
Liermann
,
S.
Saxena
,
H. K.
Mao
, and
S.
Usah Devi
,
J. Phys.: Condens. Matter
18
,
S969
(
2006
).
14.
H.
Liu
,
J.
Hu
,
J.
Shu
,
D.
Häusermann
, and
H.-k.
Mao
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
1973
(
2004
).
15.
B.
Chen
,
D.
Penwell
,
M. B.
Kruger
,
A. F.
Yue
, and
B.
Fultz
,
J. Appl. Phys.
89
,
4794
(
2001
).
16.
F.
Birch
,
J. Geophys. Res.
83
,
1257
, doi:10.1029/JB083iB03p01257 (
1978
).
17.
H.
k. Mao
,
R. J.
Hemley
, and
W. L.
Mao
, in
Advances in High Pressure Research in Condensed Matter
, edited by
S. K.
Sikka
(
NISCOM
,
New Delhi
,
1997
), p.
12
.
18.
H.-k.
Mao
,
J.
Xu
, and
P. M.
Bell
,
J. Geophys. Res.
91
,
4673
, doi:10.1029/JB091iB05p04673 (
1986
).
19.
H.-k.
Mao
,
P. M.
Bell
,
J. W.
Shaner
, and
D. J.
Steinberg
,
J. Appl. Phys.
49
,
3276
(
1978
).
20.
H. P.
Liermann
,
W.
Morgenroth
,
A.
Ehnes
,
A.
Berghäuser
,
B.
Winkler
,
H.
Franz
, and
E.
Weckert
,
J. Phys.: Conf. Ser.
215
,
012029
(
2010
).
21.
A. P.
Hammersley
, ESRF International Report No. ESRF97HA02T (
1997
).
22.
A. K.
Singh
,
J. Phys. Chem. Solids
65
,
1589
(
2004
).
23.
P.
Scherrer
,
Nachr. Ges. Wiss. Göttingen
26
,
98
(
1918
).
24.
J.
Langford
,
J. Appl. Crystallog.
4
,
164
(
1971
).
25.
C. C.
Murdock
,
Phys. Rev.
35
,
8
(
1930
).
26.
M.
von Laue
,
Z. Kristallog.
64
,
115
(
1926
).
27.
B. B.
Karki
,
L.
Stixrude
,
S. J.
Clark
,
M. C.
Warren
,
G. J.
Ackland
, and
J.
Crain
,
Am. Mineralog.
82
,
52
(
1997
).
28.
S.
Speziale
,
C. S.
Zha
,
T. S.
Duffy
,
R. J.
Hemley
, and
H. K.
Mao
,
J. Geophys. Res., B
106
,
515
, doi:10.1029/2000JB900318 (
2001
).
29.
W.
Qin
,
T.
Nagase
,
Y.
Umakoshi
, and
J. A.
Szpunar
,
J. Phys.: Condens. Matter
19
,
236217
(
2007
).
30.
J.
Sheng
,
G.
Rane
,
U.
Welzel
, and
E. J.
Mittemeijer
,
Physica E
43
,
1155
(
2011
).
31.
P. P.
Chatterjee
,
S. K.
Pabi
, and
I.
Manna
,
J. Appl Phys.
86
,
5912
(
1999
).
32.
S.
Trapp
,
C. T.
Limbach
,
U.
Gonser
,
S. J.
Campbell
, and
H.
Gleiter
,
Phys. Rev. Lett.
75
,
3760
(
1995
).
33.
B.
Palosz
,
E.
Grzanka
,
S.
Gierlotka
,
S.
Stel’makh
,
R.
Pielaszek
,
U.
Bismayer
,
J.
Neuefeind
,
H. P.
Weber
,
T.
Proffen
,
R.
Von Dreele
, and
W.
Palosz
,
Z. Kristallog.
217
,
497
(
2002
).
34.
B.
Palosz
,
S.
Stelmakh
,
E.
Grzanka
,
S.
Gierlotka
, and
W.
Palosz
,
Z. Kristallog.
222
,
580
(
2007
).
35.
T. S.
Duffy
,
G.
Shen
,
D. L.
Heinz
,
J.
Shu
,
Y.
Ma
,
H.-K.
Mao
,
R. J.
Hemley
, and
A. K.
Singh
,
Phys. Rev. B
60
,
15063
(
1999
).
36.
Y.
Fei
,
Am. Mineralog.
84
,
272
(
1999
).
37.
S.-J.
Zhao
,
K.
Albe
, and
H.
Hahn
,
Scripta Mater.
55
,
473
(
2006
).
38.
H.
Marquardt
,
A. E.
Gleason
,
K.
Marquardt
,
S.
Speziale
,
L.
Miyagi
,
G.
Neusser
,
H. R.
Wenk
, and
R.
Jeanloz
,
Phys.l Rev. B
84
,
064131
(
2011
).
39.
T. S.
Duffy
,
R. J.
Hemley
, and
H.-k.
Mao
,
Phys. Rev. Lett.
74
,
1371
(
1995
).
You do not currently have access to this content.