電子非局域化過程的高壓單晶衍射研究

《電子非局域化過程的高壓單晶衍射研究》是依託北京工業大學，由李暉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：電子非局域化過程的高壓單晶衍射研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李暉
• 依託單位：北京工業大學

項目摘要

電子非局域化過程在晶體高壓結構相變中有著非常重要的作用。理論研究表明，很多晶體材料的高壓相變可以歸結於電子非局域化過程，而這一過程很少能通過實驗直接觀測到。最大熵電荷密度研究使得通過衍射實驗直接觀察電子非局域化成為可能。本項目將採用高壓單晶衍射實驗與最大熵法相結合的技術，直接觀測高壓條件下電子的非局域化過程，並對其與晶體高壓結構相變之間的關係進行研究。相比其它研究手段，衍射方法研究電子結構具有信息完整、可靠性高的優勢。研究將以高精度的單晶衍射實驗數據為基礎，以經TFD方程改進後的最大熵計算方法為工具展開。項目準備選擇典型的共價鍵、離子鍵和金屬鍵晶體為研究對象，通過對它們在不同壓力條件下的電荷密度分布變化及電子非局域化過程進行研究，逐步掌握電子非局域化在不同體系晶體中的變化規律，以及在各自相變過程中的影響。隨著本項目實驗技術及理論方法的建立與完善，將可以為高壓理論研究工作提供重要的實驗證據。

結題摘要

晶體材料的電子非局域化過程在高壓條件下是被認為是一個普遍發生的過程。該過程對於研究材料在高壓環境下的相變過程、物理化學性質變化等都有著重要意義。當前，研究材料的電子結構主要是通過第一性原理計算，非彈性散射以及譜學等手段進行研究。近30年來，利用衍射實驗數據，結合最大熵理論研究晶體中電荷密度分布已成為比較成熟的分析手段。因此，利用該技術研究不同壓力環境下晶體內部電荷密度的變化、及其與不同類型的化學鍵（共價鍵、金屬鍵、離子鍵）的關係。進而研究不同類型化學鍵在壓力條濟下的非局域化過程，為深入研究分析材料的物理學化學性質提供了新的手段和視角。通過本項研究工作，我們建立起從高壓衍射實驗數據採集、分析處理、直到最大熵電荷密度研究分析的整套硬體設備及程式包。同時比較典型的晶體材料開展了對於共價鍵、離子鍵在高壓環境下的電子非局域化過程研究。其中通過對LaB6材料的研究發現，共價鍵和離子鍵在壓力環境下的電子非局域化過程有著明顯的差異。而這種差異對於壓力環境下的材料物理化學性質的改變起著關鍵的作用。具體到LaB6來說，其表現為不同晶面的功函式在壓力環境下的變化趨勢受到了上述兩種化學鍵不同非局域化過程的控制，該變化趨勢可以通過Thomas-Fermi-Dirac理論得到非常好的解釋。