壓力誘導材料的金屬-絕緣體-金屬狀態的轉變
時間:2015-06-19 16:59:23 來源:中國鋼鐵新聞網 點擊量:245
最近發現,某些種類的金屬在一定的壓力下會轉變為絕緣體,壓力繼續改變,其又恢復金屬態,這些轉變的發生是由材料基本結構內部的電子位置決定的。其對于尋找新能源材料有一定的影響。鋰在一定的壓力下,不尋常絕緣態的局部電子視圖
金屬是一類能夠傳導電流的物質,而其它不能傳導電流的材料則被稱為絕緣體。在低溫下,所有的材料都可歸類為絕緣體或金屬。
通過改變周圍的條件,特別是通過把它們放置在一定的壓力下,絕緣體可以轉變為金屬。長久以來,人們相信,一旦材料在壓力下轉變為金屬,隨著壓力的增加它會永遠保持下去。而這種想法可以追溯到上世紀初期幾十年量子力學誕生的時候。
但最近發現,某些種類的金屬在一定的壓力下會轉變為絕緣體--這是一個以前認為不可能的重大發現。
例如,在790000倍的正常大氣壓(80千兆帕)下,鋰從金屬導體變為半導體,然后在大約120萬倍常壓(120千兆帕斯卡)下,其再次完全變成金屬。在大約180萬次正常大氣壓(180千兆帕)下鈉轉變為絕緣狀態。而據估計,鈣和鎳在恢復到金屬態之前具有類似的絕緣狀態。
赫姆利和諾莫夫想弄清楚這些意想不到的金屬 - 絕緣體 - 金屬這一過渡的統一物理結構。
“我們發展的理論,有助于我們預測,金屬在何種壓力下會變成絕緣體,以及在何種狀態下,絕緣體會再次轉變為金屬?!奔{烏莫夫說。
這些轉變的發生是由材料基本結構內部的電子位置決定的。通常絕緣體變為金屬是由于材料中原子間距的減小。赫姆利和諾莫夫證明,一個金屬要轉變為絕緣體,這些減小的空間重疊必須組成以前未識別的特定類型的不對稱結構。在這些條件下,電子集中在原子之間不自由流動,正如它們在金屬中一樣。
“這又一次證明了極端壓力是一個重要的手段,它可以在基礎水平上推進我們進一步了解材料性能的原則。這項工作有助于我們尋找新能源材料?!焙漳防f。
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