Новости химической науки > Под давлением металлы теряют проводимость

Независимо друг от друга две исследовательские группы продемонстрировали, что при приложении повышенного давления металлы могут терять свою электропроводность, что позволяет предположить несостоятельность стандартных моделей, описывающих их свойства.

Фотографии, сделанные сквозь алмазную подложку. (Рисунок из Nature, 2009, DOI:10.1038/nature07786)

Международная группа исследователей из Китая, Швейцарии, Германии, России и США под руководством Янминга Ма (Yanming Ma) показала, что значительное давление приводит к появлению оптической прозрачности у натрия. В то же самое время Такахиро Мацуока показал, что повышенное давление приводит к появлению у лития полупроводниковых свойств.

Давление заставляет атомы материала сближаться. В изоляторах давление приводит к понижению энергетической щели между ВЗМО и НСМО, в ряде случаев приводя к их перекрыванию и появлению проводимости. Однако, хотя металлы при повышенном давлении и ранее демонстрировали необычные свойства, превращение металла в изолятор наблюдается впервые.

В группе Ма сжатию между двумя алмазными подложками подвергли образец натрия микрометрового размера. За его поведением следили с применением множества методов, включая методы оптического поглощения, спектроскопию КР и дифракцию рентгеновских лучей. При давлении 130 ГПа натрий меняет свой обычный белый цвет на черный, а при давлении 200 ГПа становится прозрачным. Последний переход означает, что при давлении 200 ГПА энергетическая щель между электронами в сверхсжатом натрии равна 3 эВ (такое значение энергетической щели большее, чем у полупроводника, но ниже, чем у изолятора).

Мацуока измерял электропроводность металлов при высоком давлении. Было обнаружено, что при 80 ГПа проводимость лития уменьшилась в 10000 раз по сравнению с проводимостью этого металла при нормальном атмосферном давлении, соответствуя уже значению проводимости полупроводника.

Источники: Nature, 2009, DOI:10.1038/nature07786; Nature, 2009, DOI:10.1038/nature07827

метки статьи: #неорганическая химия, #физическая химия