
(a)高壓下絕緣體鈉的hP4結(jié)構(gòu)圖;(b)高壓下絕緣體鈉的差分電荷密度圖,鈉的價(jià)電子受芯電子的庫(kù)侖排斥作用被束縛到晶格間隙之中,無法自由運(yùn)動(dòng),鈉失去了金屬特性。

金屬鈉在110萬(wàn)大氣壓下具有金屬光澤,在130萬(wàn)大氣壓下變成黑色,在200萬(wàn)大氣壓下變的透明。(以上圖片由吉林大學(xué)超硬材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供)
吉林大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授、國(guó)家杰出青年基金獲得者、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人馬琰銘表示,同一個(gè)材料在不同的高壓條件下,會(huì)有一個(gè)嶄新的“未知世界”,而一旦它變?yōu)樾碌慕Y(jié)構(gòu)便會(huì)具有新的功能和性質(zhì)。
“現(xiàn)在人們所熟知的很多不導(dǎo)電的材料,在足夠高的壓力下都會(huì)變?yōu)閷?dǎo)體,這一基本規(guī)律已經(jīng)被人們廣泛接受和認(rèn)可。但經(jīng)過多年研究,我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)逆現(xiàn)象。導(dǎo)電性很好的金屬納,在高壓下會(huì)變成一個(gè)透明的絕緣體,也就是從‘導(dǎo)電’轉(zhuǎn)變?yōu)?lsquo;不導(dǎo)電’,可以說這個(gè)發(fā)現(xiàn)給人們的認(rèn)知提供了一個(gè)反傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。”
在馬琰銘看來,宇宙星體、地球內(nèi)部都處于高壓狀態(tài),這項(xiàng)研究對(duì)于理解處于高壓狀態(tài)下一些物質(zhì)的行為具有重要意義,特別是為研究星體和地球內(nèi)部構(gòu)造提供了理論支持。“要想認(rèn)知星體和地球內(nèi)部的組成和構(gòu)造,就必須開展高壓研究。從科學(xué)角度來說,這個(gè)發(fā)現(xiàn)解決了高壓極端條件物理研究領(lǐng)域的一個(gè)重大問題。而項(xiàng)目中的材料在高壓條件下的種種變化,也都將是我們窺探宇宙星體結(jié)構(gòu)的一個(gè)窗口。”
據(jù)了解,該項(xiàng)目在研發(fā)過程中闡述其核心內(nèi)容的論文《Transparent dense sodium》(中文譯名:透明的致密金屬鈉)于2009年發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《自然》(Nature)上,這也是吉林大學(xué)建校以來,首篇發(fā)表在《自然》期刊上的論文。
此外,該項(xiàng)成果還入選2009年中國(guó)基礎(chǔ)研究十大新聞和2010國(guó)家“十一五”重大科技成就展,被國(guó)際同行作為高壓下新現(xiàn)象和新效應(yīng)的范例引用,寫入美國(guó)二十一世紀(jì)壓縮科學(xué)的需求與挑戰(zhàn)研討會(huì)的總結(jié)報(bào)告。(完)