研究發現壓力導致輝銻礦的結構相變機制

近日，中國科學院地球化學研究所研究員代立東團隊代立東、柳凱祥等科研人員，將金剛石對頂砧高壓設備與電化學交流阻抗譜、拉曼光譜、透射圖譜、原子力圖譜、第一性原理計算等多種手段有機結合，對高壓下輝銻礦電學性質和譜學性質進行了原位系統研究，並取得重要進展。

常壓下的輝銻礦屬於斜方晶系，化學組成分子式為Sb2S3，具有Pnma空間群和常溫常壓條件下的帶隙能大小為~1.7eV。該研究發現，在5.0GPa和15.0GPa條件下，輝銻礦分別發生等結構相變（IPT）和壓致相變 （PPT）；在34.0GPa和40.1GPa條件下，輝銻礦分別發生金屬化和不定形態的礦物相轉變。針對靜水壓和非靜水壓的恢復樣品的對比測試結果表明，非靜水壓條件下輝銻礦金屬化表現出不可逆性，而靜水壓條件下樣品金屬化具有可逆性；實驗過程中，金剛石壓腔樣品腔體自身存在的差應力和層間相互作用是導致不同靜水壓條件下的可逆性質差異的重要原因；基於Materials Studio的CASTEP模塊，運用第一性原理理論計算，發現在極端超高壓條件下，輝銻礦所表現出的能帶結構、總密度和投影密度等獨特物理學參數發生明顯變化，這對實驗結果進行了驗證。

相關研究成果發表在Physical Review B上。

在0、30.0和40.0GPa壓力條件下第一性原理理論計算的輝銻礦能帶結構、總密度和投影密度

來源：中國科學院地球化學研究所

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