重氯的带隙闭合、不可通约性和分子离解VIP免费

文章重氯的带隙闭合、不可通约性和分子离解PhilipDalladaySimpson[1]、JackBinns1、MiriamPe_a-Alvarez2、MaryEllenDonnelly，EranGreenberg3、VitaliPrakapenka3、XiaoJiaChen1、EugeneGregoryanz1、2和RossT.Howie1由于分子间的弱相互作用，双原子固体是高度可压缩的。然而，随着密度的增加，分子内和分子间的距离变得相当，导致一系列现象，如结构转变、分子离解、非晶化和金属化。在这里，我们报告了氯在1.15（30）gpa下结晶为有序正交结构（OC8）后，混合分子结构（MC8，130（10）–241（10）gpa）的存在以及连续带隙闭合的伴随观察，表明在200（10）gpa左右转化为金属分子形式。在最终采用256（10）gpa以上的单原子形式（oi2）之前，通过观察200（10）gpa以上的不可通约结构（i-of4）来确定氯离解的开始。在足够的压缩下，所有的分子系统都会坍塌成紧密堆积的金属。这一过程最显著的预测发生在氢，导致一个凝聚金属相表现出异域性质，如物质和电的同时无耗散转移。在压缩过程中，氢将经历一个从分子绝缘体到分子金属再到原子金属的过程。尽管经过了30多年的激烈研究，原子金属氢的实验实现仍然难以捉摸。然而，在重卤素、碘（I2）和溴（Br2）中实现了这种高压相转变序列，为了解极端条件下同核双原子分子系统的性质提供了依据。有趣的是，卤素在解离过程中表现出显著的相进展，观察到分子金属化、不可通约结构和超导性。1-34-7,8,9-1516-19较轻的卤素、氟（F2）和氯（Cl2）的行为在溴和碘的现象与氢的现象之间形成了联系。尽管对较轻卤素的几项实验工作都存在于中等压力下（~50gpa），但它们明显低于观察金属化或离解开始所需的压力。先前的经验推断，基于较重的卤素，表明需要接近几百万个大气压（~250gpa）的压力来分解氯。在这些条件下（<10μm3），小样品尺寸所带来的技术挑战，加上使用极其危险的化学品的复杂性，最终使较轻卤素的离解性质成为理论推测的主题。20,212223,24氯广泛用于塑料的工业生产，天然富含氯盐，氯离子占海洋总质量的2%。最常见的氯盐是岩盐（NaCl），在中等压力下表现出极不寻常的性质。在过量的钠或氯存在下，新的稳定化合物与修饰的化学量被报道，这似乎违反了任何传统的化学理解。这些工作进一步刺激了高压下卤素化学的研究，以研究卤化物材料的特殊化学成分。关键是，这些材料的鉴定依赖于理论计算和实验观察之间的证实，前者严重依赖于缺乏氯和氟的纯系统的准确数据。-2526,27在这项工作中，我们将氯置于超高压下，超过数百万个大气压（>300gpa），使用一套互补的特征化技术：透射测量（图1a）、拉曼光谱（图1b和2）和X射线衍射（图3）。我们确定了一个连续的带隙闭合，表明卤素中的分子金属性开始，并在采用258（10）gpa的纯原子形式之前，通过不可通约相观察了Cl2分子的连续离解。这项研究提出了对极端条件下元素分子系统离解的见解。结果和讨论结晶和氯的OC8相。加载后，氯在1.15（30）gpa下结晶，如图所示。1b和3，与最近的工作一致。X射线衍射证实了这种转变，其峰与正交空间组cmce[a=5.8655（7），b=4.1937（2）和c=7.9455（4）相关，每个单位电池含有四个氯分子。在本研究中，根据皮尔逊符号OC8，发现这一低压相与碘和溴的第一相结构相同。这种转变的标志是拉曼信号中出现了尖锐的晶格模式，而非流体状态下不受阻碍的氯分子的旋转模式特征的广泛分布（参见补充图1）。当a（s）模式中的最低频率模式、波段b和同位素差异在大于20gpa的压力下变得不可溶解时，如图1b所示，在该结构在高压下的拉曼光谱中只能识别出四种模式：两种拉伸模式（a（s）和b（s）），伴随着两种振动模式（a（l）和b（l））。这些模式的压力依赖性被追踪到氯的离解，258（10）gpa，其中拉曼光谱不显示分子激发。OC8相显示出显著的压力稳定性，据我们所知，对于任何分子系统，其压力范围都超过了最大值（223（10）gpa），相比之下，第一阶段氢的压力间隔仅为180gpa。在这个广泛的压力域中，氯的原子体积减少了75%以上（−19.8_3），见图3b。大体积的坍塌是分子间距离显著减少的表现，而不是任何深刻的分子内变化，这反映在分子间的压力依赖性相对较弱。与外部模式（...