一種新技術使合金呈現出不可能的「負壓」結構

材料的一個主要物理化學特徵是，它們在不同的壓力下傾向於採用不同的結構，包括「負壓」結構。但是用負壓重塑材料的想法聽起來在實驗上是不可行的。目前，美國研究人員已經開發出一種新技術，該技術可以將合金驅動到純材料中，然後該合成材料只有在負壓下才會穩定。而且，這種技術可以合成各種以前幾乎無法合成的新的、潛在有用的材料。

國家可再生能源實驗室( NREL )和合作機構聯合開發出反直觀技術，這種技術背後的驅動力是將具有不同優選結構的材料組合在一起的能量成本。為了使兩種材料形成單晶結構，其中至少一種材料不能採用其最低能量結構。在僅含有少量一種材料的混合物中，主要材料決定結構。

然而，當混合物達到平衡時，最低能量結構可以奇怪地變成兩種組成材料的結構。此時，第三種密度較低的結構可以勝出。這是因為隨著原子進一步分離，它們之間的相互作用變弱，迫使它們離開其優選結構構型的能量成本減小。瑞士聯邦材料科學與技術實驗室( Empa )的 Sebastian Siol 解釋說：「我們找到了另一種方法來穩定原本需要負壓的結構。」

研究人員通過預測先前未報道的硒化錳( II )和碲化錳( II )合金的低密度相來驗證這種技術。他們用反應磁控濺射法合成了兩組分材料在不同比例下的合金。這包括在將置換的原子加速到硼硅酸鹽襯底中之前，將氬離子電加速到由每種組分材料製成的單獨靶中。所合成的材料表現出一些有趣的、潛在有用的特性，例如壓電效應——響應機械應力而產生電荷的能力，這些特性都不存在於母體化合物中。目前，研究人員計劃用這種方法合成其他新材料。NREL的Andriy Zakutayev說：「我認為混合其他II - VI或III - V族半導體將是一個很好的研究方向。我們正在研究相應的理論預測，這將是一項持續不斷的工作。」

俄羅斯斯科洛蒂奇的理論化學家Artem Oganov 對此印象深刻，他表示:「這篇論文所報道的內容是有意義的，實際上可以如預期的那樣描述。但我認為現在人們把它當作一種製作有用材料的實用配方。如果你發現一種新的多晶型半導體，你很可能會發現不同的電子遷移率，有效質量等。總之，這拓寬了人們現在可使用的材料種類。它並不完全新穎，但卻極其有用。」

文章來自chemistryworld，原文題目為Alloy takes on improbable "negative pressure" structure由材料科技在線匯總整理。

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