高压下岩盐矿和单斜结构AgCl的电子行为

 利用基于密度泛函理论的赝势平面波方法，计算了AgCl在高压下的结构行为和电子性质，交换关联函数采用广义梯度近似（GGA）。通过比较焓随压力的变化关系，从理论上确定了AgCl从岩盐矿结构相变到单斜结构的转变压强。预测了这两种结构在布里渊区中的价带顶和导带底的位置，结果表明：盐岩矿和单斜结构的AgCl都是具有间接带隙的半导体。还计算了这两种结构的带隙和电子态密度随压强的变化情况，发现在这两种结构相变之前都不会发生金属化转变。电荷转移研究发现，随着压强的增加，Ag原子和Cl原子之间成键的共价性增强，离子性减弱。     

Nb2H的电子结构和相互作用

应用基于密度泛函理论的赝势-平面波方法研究了Nb2H的电子结构和H原子占据点之间的关系.计算结果表明:由4个Nb近邻构成的四面体中心点(T点)为H的稳定俘获点,而由6个Nb近邻构成的八面体中心点(O点)则为相互作用势的极大值点,是不稳定点.相邻T点间存在低能量通道,具有鞍点(S点)结构.在T点及近邻低能通道上,H的1s能级展宽较弱,Nb的4d,5s带部分向下延展,与H带杂化后形成孤立带.当H由T向O移动时,孤立的杂化带向金属价带靠近,带隙逐渐消失.H处于完整宿主晶格中的T点时,布里渊区Г点处的光学声子结构色散较强,而在远离Г点处的色散很弱.H在T点邻域及T-T通道上的电子结构稳定性和声子的色散关系表明,H倾向于以稳定负离子形式存在.     

利用NV色心量子传感技术实现富氢化物超导抗磁成像

近年来,富氢化合物超导体的研究为室温超导体的发现提供了新的方向和契机。借助高压技术,新型硫氢化物H₃S和镧氢化物LaH₁₀分别实现了创纪录的200 K和250 K超导转变温度。因此,富氢化合物被认为是室温超导体的最佳候选体系之一,形成了一类新的、在高压下呈现高T_c的超导材料——氢基超导体,已成为材料、物理等诸多领域的研究热点。富氢化合物的制备依赖于高温高压条件,其中压力由金刚石对顶砧装置(DAC)产生(通常大于100 GPa),而高温条件通过原位激光加热产生(通常大于1500 K)。这些要求极大地限制了制备样品的尺寸,并造成了目标超导样品的不均匀性,为高压原位实验表征带来了极大的挑战。目前,富氢化物的超导转变主要通过四电极法测量零电阻态进行表征。相比电输运测量使用的金属电极,用于迈斯纳抗磁性测量的感应线圈、超导量子干涉器件等传统磁探测元件受到尺寸及压力的影响,难以集成到金刚石压腔内,并且获得的超导富氢化物的抗磁信号均比较微弱。采用感应线圈、超导量子干涉器件等传统磁学表征方法,富氢化物的磁学测量在极限压力、磁场灵敏度以及空间分辨率等方面受到极大制约。发展相关的磁探测手段并实现超高压下的精确磁测量不仅是超导氢化物更是整个高压研究领域亟待解决的关键问题,也将有力地促进高压下磁学研究发展。因此,亟需发展新技术突破超高压下富氢化合物超导迈斯纳效应测量的瓶颈,同时实现零电阻和迈斯纳效应的协同测量,破除富氢化物超导体长久以来存在的争论,夯实富氢化合物超导电性的完整证据链。     

First-Principles Investigations of the Phase Transition and Optical Properties of Solid Oxygen

Using density-functional-theory calculations, a monoclinic metallic post-ζ phase （space group C2/c） is predicted at 215 GPa. The calculated phonon dispersion curves suggest that this structure is stable at least up to 310 GPa. Oxygen remains a molecular crystal and there is no dissociation in the related pressure range. Moreover, it is found that the phase transition from （ to post-ζ phase is attributed to phonon softening, The significant change in the optical properties can be used to identify the phase transition.     

发展中的高温高压布里渊散射系统

介绍布里渊散射原理和布里渊散射光谱仪及在高温高压等极端条件下的原位布里渊散射实验测量系统的发展, 建立了国内首家高温高压原位布里渊散射测量系统, 并在该系统上完成部分工作.      

The Unexpected Stability of Hydrazine Molecules in Hydrous Environment under Pressure

The incomplete decomposition product of metastable hydrazine(N2H4)instead of the energetically favorable ammonia(NH3)upon decompression is one drawback in applications of energetic material oligomeric hydronitrogens.We explore the stability of hydrazine molecules in hydrazine hydrate(N2H4 H2O)under pressure in diamond anvil cells(DACs)combined with in situ Raman spectroscopy and synchrotron x-ray diffraction(XRD)measurements.The results show that one NH2 branch forms NH3 group by hydrogen bonds between hydrazine and water molecules after the sample crystallizes at 3.2 GPa.The strengthening hydrogen bonds cause the torsion of hydrazine molecules and further dominate a phase transition at 7.2 GPa.Surprisingly,the NN single bonds are strengthened with increasing pressure,which keeps the hydrazine molecules stable up to the ultimate pressure of 36 GPa.Furthermore,the main diffraction patterns show continuous shift to higher degrees in the whole pressure range while some weak lines disappear above 8.2 GPa.The present peak-indexing results of the diffraction patterns with Materials Studio show that the phase transition occurs in the same monoclinic crystal system.Upon decompression,all of the hydrazine molecules extract from hydrazine hydrate crystal at 2.3 GPa,which may provide a new way to purify hydrazine from hydrate.     

压力和温度对固氘掺锂体系的影响

 利用路径积分蒙特卡罗方法，研究了压力和温度变化对固氘掺锂体系的影响。结果表明，在高压条件下（0.9~2.4 GPa），锂原子掺入固体氘后，要占据五个氘分子空位形成稳定结构。温度变化不能改变这一五空位占据。固氘掺锂体系锂原子吸收谱随压力和温度的变化趋势类似于固氢掺锂体系锂原子吸收谱随压力和温度变化的趋势。但在某一固定压力和温度点，这两种吸收谱却由于氘分子和氢分子零点振动的不同有着明显的差异。随着温度或压力的增加，这两种吸收谱间的差异越来越小。     

Structural stability and electrical properties of AlB2-type MnB2 under high pressure

The structural stability and electrical properties of AlB2-type MnB2 were studied based on high pressure angledispersive x-ray diffraction, in situ electrical resistivity measured in a diamond anvil cell(DAC) and first-principles calculations under high pressure. The x-ray diffraction results show that the structure of AlB2-type MnB2 remains stable up to 42.6 GPa. From the equation of state of MnB2, we obtained a bulk modulus value of 169.9±3.7 GPa with a fixed pressure derivative of 4, which indicates that AlB2-type MnB2 is a hard and incompressible material. The electrical resistance undergoes a transition at about 19.3 GPa, which can be explained by a transition of manganese 3d electrons from localization to delocalization under high pressure.     

金刚烷的高压拉曼光谱研究

对金刚烷(C_(10)H_(16))进行了常温原位高压拉曼光谱研究,最高压力为25 GPa。通过分析高压拉曼光谱,结合拉曼频移随压力的变化情况,得出在实验压力范围内C_(10)H_(16)发生了多次相变。0.6 GPa时,C_(10)H_(16)由常温常压下的无序相(α相)转变为有序相(β相);继续加压至1.7 GPa时,第2次结构相变开始,直至3.2 GPa,第2次相变完全结束;第3次相变开始于6.3 GPa,结束于7.7 GPa;22.9 GPa时发生了第4次结构相变。另外,首次在拉曼光谱上探测到第3次相变过程中晶格振动峰的变化,说明第3次相变并非前人报道的等结构相变。     

Ba3Bi3Ti4NbO18的压致结构相变

 利用Mao-Bell型金刚石对顶砧装置（DAC）,使用4∶1的甲醇-乙醇混合液作传压介质,研究了层状铁电固溶体Ba₃Bi₃Ti₄NbO₁₈的在位高压拉曼光谱和压致结构相变（0~8.87 GPa）。观测到了Ba₃Bi₃Ti₄NbO₁₈的一个典型的压致结构相变。发现了赝钙钛矿结构A₄B₅O₁₆的A位和B位联合置换对Ba₃Bi₃Ti₄NbO₁₈的拉曼振动模式及压致相变点的调制作用。并使用内模方法对Ba₃Bi₃Ti₄NbO₁₈的内模进行了指认。通过对加压下的拉曼光谱的分析,得到了压力作用下样品中BO₆八面体的结构畸变的演化方向。