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中外科学家合作新发现挑战经典高压理论

发布时间:2017-12-03 阅读:

  中外科学家共同发现古典低压理论的新挑战与挑战

  据吉林大学吉林大学超硬材料国家重点实验室马艳明教授与瑞士苏黎世大学高级工程师Eremets教授,Max Planck教授和Oganov教授等进行了合作。在高压下,钠碱结构相变的研究取得突破,发现钠金属在200万大气压下变成了“透明”的宽带隙绝缘体。这个结果发表在最新的3月12日的“自然”(DOI:10.1038 / nature07786)上。学术界一直认为,高压可以有效缩短材料间的原子间距,使材料的价带和导带展宽,从而使绝缘体(或半导体)的价带和导带重迭,绝缘体 - 金属相转变发生,或者金属价态和导带重迭进一步增加。马艳明教授和他的合作者发现,金属钠在高压下变成宽带隙绝缘体。这一发现对经典的高压理论提出了挑战,为高压理论的进一步发展提供了机遇。马彦明教授首先从理论上预测:钠碱将在高压下转化为宽禁带绝缘体,钠绝缘体具有简单独特的晶体结构-c轴高度压缩的双六角密堆结构。这是第一次在元素中发现这种结构。通常,碱金属在高压下进行电荷转移。锂s电子转移到p轨道,钾,铷和铯s电子转移到d轨道,而钠电荷转移非常特殊,s电子转移到p和d轨道,p和d电子混合形成钠双六方密排晶体结构。令人惊讶的是,绝缘子钠中的核心钠云之间存在高度重迭。钠原子的所有价电子被核心电子排斥,并高度局部化在晶格间隙中。在间隙E中的“冷冻”化合价完全丧失了自由电子的特性,钠金属变成钠绝缘体。绝缘子钠的电子性质与最近发现的新型电子化合物电子的性质非常相似,其中钠阳离子在晶格点,而在晶格间隙中的高价价电子作为阴离子。此时,核心电子对原子之间的化学键合有重要影响,导致压力诱导金属 - 绝缘体转变异常。德国Prof.Eremets小组的合作者确认了马彦明教授用高压原位光学测量,高压同步辐射X射线衍射和高压拉曼实验所预测的金属 - 绝缘体相变。由吉林大学,德国马普,瑞士苏黎世,芝加哥大学等单位组成,吉林大学超硬材料国家重点实验室是第一作者和通讯作者单位,该研究项目由科技部973项目资助。

关键词: 电子科技