新理论提供的答案为什么金属结构

一个简单的新理论,可以解释为什么一个金属形成一个特定的结构了。¹方法允许研究人员理解和预测结构在固体化合物和合金广泛的条件。这个理论是基于我们发现许多金属的电子占据所谓准原子轨道,这是当地量子轨道集中在原子之间的空隙,“解释道罗素Hemley在美国芝加哥伊利诺伊大学,一起领导了这项研究桑帕苗加州州立大学北岭。“化学这样的局部电子控制金属结构之间的相互作用,”他补充道。

这新金属的化学角度(一)替代传统的自由电子气模型提供的物理学家,”评论Alvaro Lobato理论化学家在西班牙马德里大学没有参与这项研究。他说,新的化学模型,金属像无机晶体与积极的核心和准原子相互作用的阳离子和阴离子。

的确定金属结构和元素周期表的模式是一个难题,一直以来尚未解决的第一金属结构是由x射线衍射检测大约100年前,“Hemley指出。他指出,几类金属的结构仍然不能被描述的“物理”或带结构模型。即使我们可以解释很多先进的金属和其他化合物的性质,如超导、我们不明白为什么一些金属结晶面心立方里,其他的六角拥挤不堪的结构和一些使具体化审美观立方”。

但发生在金属的结构变化更令人费解的压力下,Hemley补充道。许多金属放弃high-symmetry低对称和大孔隙结构和变换,所以有很多高压结构不是装得满满的,这是反直觉的。

这些结构性转换造成的影响,我们称之为亚点阵交互,“苗说。他解释说,金属晶格可以分成两个质子。如果电子质子子晶格匹配的本地化,格企稳的夹层结构,但是如果电子本地化引起排斥两个质子之间的相互作用,这将破坏整个结构,”他说。在足够高的压力下,所有high-symmetry结构成为排斥,因此金属别无选择,只能采取与较大的孔隙结构和较低的对称性。

理解不同的系统,研究小组进行了精确的量子力学计算,包括定义良好的电子状态和执行模拟许多金属元素周期表的结构,包括在压缩。他们仔细检查许多金属晶格的电子态不同金属晶格和大小,分析了电子本地化。

若泽•曼努埃尔•Recio奥维耶多大学的材料科学家在西班牙,说,新理论代表了一个根本性的进步材料在原子层面的理解,因为一般的视角。不仅对环境条件下结晶固体,但也为其扩展极端压力和温度条件。

研究人员最初寻找一个简单的化学解释高压电子化合物的存在,一个奇怪的现象,一些碱金属绝缘体的压力下会变得透明。“调查这个问题让我们一个简单的理论,适用于许多其他基本金属和化合物在环境条件下,“Hemley说。”这是一个物质的研究在极端条件下的例子可以告诉我们关于化学和材料在正常或更熟悉的条件。”

苗族指出理论有一些局限性的金属结构是多种因素的结果,包括温度、核量子效应和磁相互作用。”这些都包含在当前的方法,”他补充道。不过,在这些更复杂的情况下,当地的电子化学结构偏好仍然是主要的贡献”。

的新方法,可用于预测不同类型的固体的行为包括superhydrides,低维材料、金属间化合物和离子的化合物,可以帮助科学家找到材料具有激动人心的特性。我们的概念框架和相关理论的化合物可用于搜索和预测新金属超导superhydrides可能在高温和较低的压力下,“苗说。