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K2Cs高压结构与性质的第一性原理研究

2021-11-30杨丽华陈延丽杨景海

关键词:体系结构

杨丽华,曲 鑫,钟 鑫,陈延丽,杨景海

(吉林师范大学物理学院,吉林四平 136000)

碱金属元素位于元素周期表的第一列,是自然界中最简单的金属.然而,在高压作用下它展现出了复杂的结构相变(甚至出现了非公度结构)[1].伴随着这些复杂的结构相变,碱金属也出现一些新奇的物理现象,例如:呈现出超导电性、熔点降低、金属-绝缘体转变等[2-4].

相比于碱金属单质,二元碱金属合金可以通过改变化学组分和化学配比来调控结构与性质将产生更加丰富的结果.高压下,二元碱金属合金的研究工作主要集中在常压下相分离的Li-Cs 体系.2010 年,ZHANG 等[5]研究发现,Li-Cs 体系在高压下可以形成长程有序的金属间化合物Li7Cs 和LiCs.在高压Li-Cs 化合物中研究者还发现了新奇的电子现象,如Cs 的5p 轨道与6s 轨道融合,预示着芯电子参与了化学成键;而在三维的Li7Cs 化合物中,居然出现了一维的电子性质[5].2014 年,BOTANA 等[6]进一步通过CALYPSO 方法探索了Li-Cs 化合物的高压相结构,他们发现在100.0 GPa 以上可以存在一系列富Li 的化合物LinCs(n=1~5),而Cs 首次在化合物中以-1 价的形式存在,颠覆了人们传统的常压化学认知.2015年,DESGRENIERS等[7]实验研究发现,Li-Cs 在很低压力下(0.1 GPa)就可以形成稳定的合金相,并且Li首次以-1 价的形式存在.另外,受Li 和Na 高压金属-绝缘体相变的启发,2017 年CHEN 等[8]通过CALYPSO 方法系统探索了Li-Na 体系的高压相图和高压相结构,发现LiNa 化合物可以在400.0 GPa 以上的压力下存在,形成了电子化合物,并出现了金属-绝缘体相变.2019 年YANG 等[9]对常温条件下存在的Na2K 进行高压相结构与……

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