0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

解读超高压下最后一个双原子分子F2的解离

ExMh_zhishexues 来源:知社学术圈 作者:段德芳教授 2021-06-18 15:50 次阅读

在足够高的压力下,所有的分子体系都会解离成原子相,并伴随着新奇特性的出现,如理论预言绝缘的氢分子晶体在高压(大于550 GPa)下转变成金属原子氢,成为室温超导体;实验发现氮分子晶体在110 GPa解离为立方结构的聚合氮(cg-N),是高能量密度材料;

实验发现卤族单质碘、溴和氯分别在23 GPa、80和258 GPa分子解离转变为非公度结构,原子相具有超导特性。到目前为止,元素周期表中唯独氟在超高压下的结构演化还不清楚,由于氟在元素周期表中的独特位置,研究它在高压下的结构演化,具有特殊的意义。

近日,宁波大学崔田教授、吉林大学段德芳教授等人,与加利福尼亚州立大学北岭分校的苗茂生教授合作,在超高压下双原子分子晶体结构研究方面取得突破性进展。研究成果以“Multistep Dissociation of Fluorine Molecules under Extreme Compression”为题,于2021年6月4日发表于Physical Review Letters杂志上。

早在2007年,崔田课题组就针对I2和Br2双原子分子体系进行了系统而深入的研究:构建了一个合理的调制结构,很好地表征了固态溴的非公度相。

揭示了弹性常数C44软化是导致分子相解离机制(PRB 76,104113, 2007);发现非静水压引起碘的超导转变温度(Tc)随压力增大而升高,很好地解释了长期未能得到解释的实验现象(PRB 79, 064518, 2009)。

该工作采用基于第一性原理的晶体结构搜索方法,发现超高压下氟分子相在完全转变为原子相之前,发生了分子部分解离现象,先出现了分子和聚合链共存的混合相,然后转变为由聚合链和原子共存的混合相。

至此,弄清了超高压下最后一个双原子分子F2的解离过程,它在高压下独特的结构演化,是其他任何元素中都没有的。预测的这两个混合相和原子相都呈现金属性,并具有超导电性,使得高压下的氟成为元素超导体中的一员。该工作对氟在极端压力下结构演化行为的研究,填补了双原子分子高压行为的最后一块空白,具有重要的科学意义。

该工作发现氟的分子相(Cmca)一直保持到2.75 TPa,之后氟分子部分解离,出现了分子和聚合链共存的P6/mcc结构,这个结构中分子F1和聚合F2的比例为6:1,F2分子平面的拓扑结构与氢第IV相中H2分子平面的拓扑相同,主要区别在于垂直的H原子在P63/m中形成H2分子,而在P6/mcc中的垂直F2原子形成线性聚合链。

4 GPa时P6/mcc结构转变为Pm-3n结构,在这个结构中F2分子完全被打破,出现了F原子,其中聚合F2和原子F0的比例为3:1,它与一些二元化合物(如Cr3Si)的A15结构相同,只是F在A15中扮演两种成份的角色。这个结构非常稳定,直到30 TPa时才转变为纯原子相Fddd。

氟在压力下的结构演变伴随着电子结构的变化。分子相Cmca的带隙随压力的增大先降低后升高,这种变化是高压下分子间相互作用和F-F键的收缩两种竞争效应的结果。

两个混合相和原子相都是金属相,P6/mcc中的F2分子对费米能级的电子密度贡献较大,表明金属化可能与F2分子的解离无关,类似于H2和其他卤素单质在分子相就发生了金属化。Pm-3n相在费米能级上显示出更高的态密度值,聚合F(F2)和原子F(F0)对费米面的贡献相当。

作为Fddd结构的原子相显示出典型的金属能带结构。通过麦克米兰方程预测了这三个金属相的超导转变温度,P6/mcc相在3 TPa的Tc为0.3-1.3 K,Pm-3n在5 TPa的Tc为2.1-5.5 K,Fddd在30 TPa的Tc为8.4-16.1K。由于原子相的λ和wlog较大,原子相的Tc明显大于两个混合相的值。

该论文的第一作者为吉林大学的段德芳教授,通讯作者为宁波大学的崔田教授和加利福尼亚州立大学北岭分校的苗茂生教授。该工作得到了国家重点研发计划项目、国家自然基金委项目、吉林大学高性能计算中心与国家超级计算天津中心天河一号的大力支持。

编辑:jq

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 晶体
    +关注

    关注

    2

    文章

    1276

    浏览量

    34854
  • 原子
    +关注

    关注

    0

    文章

    83

    浏览量

    20130
  • 电子结构
    +关注

    关注

    0

    文章

    13

    浏览量

    8589
  • gpa
    gpa
    +关注

    关注

    0

    文章

    7

    浏览量

    4624

原文标题:PRL:超高压下最后一个双原子分子F2的解离

文章出处:【微信号:zhishexueshuquan,微信公众号:知社学术圈】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    碳化硅MOS/超高压MOS在电焊机上的应用

    单相逆变线路的电焊机,推荐瑞森半导体高压MOS系列。三相逆变线路的电焊机,推荐瑞森半导体超高压MOS/碳化硅MOS系列。
    的头像 发表于 03-14 13:40 61次阅读
    碳化硅MOS/<b class='flag-5'>超高压</b>MOS在电焊机上的应用

    碳化硅MOS/超高压MOS在电焊机上的应用

    单相逆变线路的电焊机,推荐瑞森半导体高压MOS系列。三相逆变线路的电焊机,推荐瑞森半导体超高压MOS/碳化硅MOS系列。
    的头像 发表于 03-14 11:31 160次阅读
    碳化硅MOS/<b class='flag-5'>超高压</b>MOS在电焊机上的应用

    如何判断超高压瓷介电容的好坏

    如何判断超高压瓷介电容的好坏  超高压瓷介电容器是一种常见的电力设备,用于电力系统中的电能传输和维护电网稳定性。因此,判断超高压瓷介电容器的好坏对确保电力系统的安全和稳定至关重要。本文将从以下几个
    的头像 发表于 02-02 15:43 178次阅读

    超高压MOS在变频器上的应用

    在工业变频器上的应用,反激式辅助电源设计线路,推荐使用瑞森半导体超高压MOS系列
    的头像 发表于 12-28 16:23 124次阅读
    <b class='flag-5'>超高压</b>MOS在变频器上的应用

    超高压MOS在变频器上的应用

    在工业变频器上的应用,反激式辅助电源设计线路,推荐使用瑞森半导体超高压MOS系列
    的头像 发表于 12-28 15:11 135次阅读
    <b class='flag-5'>超高压</b>MOS在变频器上的应用

    80V超高压200mA低功耗LDO-YB203H

    YB203H80V超高压200mA低功耗LDO 概述: YB203H系列是组CMOS技术实现的三端低功耗高电压稳压器。输出电流为200mA且允许的输入电压可高达80V。具有几个固定的输出电压,范围
    发表于 11-18 11:31

    降本高压下,锂电核心装备“应对”与“出路”

    降本高压下,锂电设备企业如何穿越漫漫周期?
    的头像 发表于 11-01 10:47 284次阅读

    超高压直流输电系统换流变压器运行维护总结

    电子发烧友网站提供《超高压直流输电系统换流变压器运行维护总结.pdf》资料免费下载
    发表于 10-31 09:36 0次下载
    <b class='flag-5'>超高压</b>直流输电系统换流变压器运行维护总结

    问lm317在60v一80v的高压下怎样实现连续可调

    问lm317在60v一80v的高压下怎样实现连续可调  LM317是一种常用的线性稳压器,可以通过外部电阻、电容来进行调整输出电压并能够在较小的电压范围内实现连续可调。但是在高压下,如60V到80V
    的头像 发表于 10-26 15:57 343次阅读

    REASUNOS瑞森半导体超高压MOS在辅助电源上的应用

    辅助电源单开关反激式线路应用,推荐瑞森半导体超高压MOS系列,800V-1500V的研发及量产,填补了国内市场空白,打破了进口品牌垄断的局面
    的头像 发表于 08-29 15:12 438次阅读
    REASUNOS瑞森半导体<b class='flag-5'>超高压</b>MOS在辅助电源上的应用

    REASUNOS瑞森半导体超高压MOS在辅助电源上的应用

    辅助电源单开关反激式线路应用,推荐瑞森半导体超高压MOS系列,800V-1500V的研发及量产,填补了国内市场空白,打破了进口品牌垄断的局面
    的头像 发表于 08-29 14:50 225次阅读
    REASUNOS瑞森半导体<b class='flag-5'>超高压</b>MOS在辅助电源上的应用

    氮气与氩气保护有什么区别

    氮气分子分子轨道式为 ,对成键有贡献的是三对电子,即形成两个π键和一个σ键。 对成键没有贡献,成键与反键能量近似抵消,它们相当于孤电子对。由于N2分子中存在叁键N≡N,所以N2分子
    的头像 发表于 08-14 10:26 959次阅读

    高效、可靠、稳定——ERS1111A 超高压线性 LDO 芯片

    电子设备制造商的首选。 ERS1111A是一款输入电压为125V、输出电流为80mA的超高压线性LDO芯片。它采用了高效的电源调节技术,能够稳定可靠地将高电压输入转换为稳定的输出电压,为各种电子设备提供稳定可靠的电源供应。无论是便携式电池供电设备、低功耗微
    的头像 发表于 06-16 14:14 888次阅读

    这些功率器件撑起3000亿特高压建设

    输电电压按等级可以分为低压、高压超高压和特高压几种,低压通常是220V和380V,也就是家用和一般工业用电的电压;高压指的是电压等级在10KV-220KV,城市
    的头像 发表于 05-19 10:52 1208次阅读
    这些功率器件撑起3000亿特<b class='flag-5'>高压</b>建设

    分光光度计原理及结构

    分子,包括双原子分子的光谱,要比原子光谱复杂得多。这是由于在分子中,除了电子相对于原子核的运动外,还有核间相对位移引起的振动和转动。这三种运
    的头像 发表于 04-06 09:18 1808次阅读