氫在元素周期表中位于第一位,是電子結構排布最簡單的元素,在常溫常壓下的形態(tài)是氣態(tài)。然而在高壓下,它會發(fā)生一系列奇特的相變,并且擁有很多新奇的性質。壓力可以減小原子間的距離,并且改變電子軌道以及成鍵模式,進而改變材料的物理化學性質。八十多年以前,Wigner和Huntington預測分子氫在高壓下會轉變?yōu)榫哂薪饘傩缘脑討B(tài)。1964年,Ashcroft提出,由于氫的質量小,具有較高的德拜溫度,其在金屬化后可能具有較高的超導轉變溫度。因此,越來越多的理論和實驗工作都致力于氫在高壓下的結構、金屬性以及超導電性的研究。最近,I.F.Silvera課題組發(fā)表在《科學》雜志上的實驗結果表明,固態(tài)氫會在495 GPa的壓強下金屬化,并相變到原子相。這一結果在國際上引起了廣泛的關注。但是關于這一結果仍然存在著很多爭論。該實驗給出了固態(tài)氫金屬化的證據:樣品從透明變?yōu)椴煌该鞯膱D片。然而在如此極端的壓力條件下,實驗測量的難度非常大,該實驗的數據并不完整,沒有與結構信息直接相關的XRD衍射圖譜;沒有表征與結構相關的聲子振動的Raman光譜。因此固態(tài)氫的金屬化壓力以及對應的相空間結構仍需進一步深入的研究。針對I... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：130 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

常用的壓力單位轉換關系

圖 1.2 地球內部壓力示意圖內部原子軌道和電子結構造成較大的影響，進而有新的形態(tài)，奇異的性質，也有可能合成一些常壓知的例子就是通過對石墨加壓而得到的硬度很高的兩個碳的同素異形體的能量高低次序，使得金剛石時也克服了兩個相之間轉變的勢壘[1-3]。類似的例壓力的條件下通過六角氮化硼(BN)合成的[4]。高壓穩(wěn)定存在的化學組分變得穩(wěn)定。例如，高壓下的不a3Cl 和 NaCl3)[5]；一些堿土金屬或過度金屬氮化3S[7, 8]等)，其中 H3S 被實驗上驗證了具有高達 20之前的超導轉變溫度的記錄[9, 10]。高壓可以使一些

高壓物理實驗一直是在 0.5 GPa 壓力范圍以內進行的。1906 年0 世紀 60 年代，美國物理學家布里奇曼(P. W. Bridgemen)大大推動了高壓實術的發(fā)展，并且在壓力條件下，對固體的熔化現象、電阻變化規(guī)律、相變縮性等諸多宏觀物理行為進行了極為廣泛的研究。由于布里奇曼對高壓現前驅性研究，以及其在推動高壓物理學科發(fā)展方面做出的杰出貢獻而獲得946 年的諾貝爾物理學獎。1959 年之后，高壓物理的研究進入了金剛石對頂Diamond Anvil Cell, DAC)時代，相比之前，該裝置可以產生很高的壓力。毛院士和 P. M. Bell 教授在 1978 年設計出的 Mao-Bell 型 DAC(如圖 1.3)[14]，可達到的最高壓力為 550 GPa。目前的高壓實驗中除了上述提及的靜高壓，還有基于沖擊波技術的動高壓實驗技術，其產生的壓力可達數千萬大氣TPa 量級)。然而沖擊波的瞬態(tài)特性意味著樣品通常難以達到熱力學平衡，在研究材料性質的時候會有很大的不確定性。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Structure and superconductivity of hydrides at high pressures[J]. Defang Duan,Yunxian Liu,Yanbin Ma,Ziji Shao,Bingbing Liu,Tian Cui.  National Science Review. 2017(01)

博士論文
[1]高壓下第四主族及典型鑭系元素氫化物的第一性原理研究[D]. 張華迪.吉林大學 2016



本文編號：3373333