壓力誘導材料的金屬-絕緣體-金屬狀態(tài)的轉(zhuǎn)變

　　最近發(fā)現(xiàn)，某些種類的金屬在一定的壓力下會轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣體，壓力繼續(xù)改變，其又恢復金屬態(tài)，這些轉(zhuǎn)變的發(fā)生是由材料基本結(jié)構(gòu)內(nèi)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(tài)的局部電子視圖

　　金屬是一類能夠傳導電流的物質(zhì)，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(zhuǎn)變?yōu)榻饘?。長久以來，人們相信，一旦材料在壓力下轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘?，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(fā)現(xiàn)，某些種類的金屬在一定的壓力下會轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣體--這是一個以前認為不可能的重大發(fā)現(xiàn)。

　　例如，在790000倍的正常大氣壓(80千兆帕)下，鋰從金屬導體變?yōu)榘雽w，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(zhuǎn)變?yōu)榻^緣狀態(tài)。而據(jù)估計，鈣和鎳在恢復到金屬態(tài)之前具有類似的絕緣狀態(tài)。

　　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(tǒng)一物理結(jié)構(gòu)。

　　“我們發(fā)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(tài)下，絕緣體會再次轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘佟！奔{烏莫夫說。

　　這些轉(zhuǎn)變的發(fā)生是由材料基本結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電子位置決定的。通常絕緣體變?yōu)榻饘偈怯捎诓牧现性娱g距的減小。赫姆利和諾莫夫證明，一個金屬要轉(zhuǎn)變?yōu)榻^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(jié)構(gòu)。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。