《高壓下新型鐵硼超導（超硬）材料的合成及其性質研究》是依託西南交通大學，由陳元正擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高壓下新型鐵硼超導（超硬）材料的合成及其性質研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳元正
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
自2008年日本研究組報導了在氟摻雜的鐵砷化物中發現超導性質後，尋找新型鐵基超導材料成為鐵基超導領域的研究熱點，但目前鐵基超導材料主要停留在鐵砷化物和鐵硒化物等典型母體及類似結構中。最近Dubrovinskaia教授實驗證實四硼化鐵(FeB4)為一種常壓新型鐵基超導體，揭示出鐵硼化合物為鐵基超導材料的新結構體系。同時，該實驗發現FeB4還具有超硬性質，表明鐵硼化合物也屬於超硬材料體系。高壓能誘導新化合物和新結構相形成，高壓Fe-B體系是否能合成更多新型的超導、超硬化合物成為關注的焦點。本項目擬利用基於粒子群最佳化算法的結構預測方法並結合基於密度泛函理論的第一性原理，系統探索FexBy(x=1,2,3…; y=1,2,3…)在0-300萬大氣壓內的晶體結構，構築高壓相圖，模擬實驗合成條件，探索蘊含的新型鐵硼超導、超硬材料。為實驗上獲得潛在新型鐵硼超導、超硬等功能材料提供重要的理論支撐。
結題摘要
基於粒子群最佳化算法的結構預測方法和第一性原理研究，我們系統地研究了FexBy(x=1,2,3…; y=1,2,3…)在0-300 GPa的高壓相圖，確定了Fe-B體系中六種鐵硼穩定化合物（Fe3B,Fe2B,FeB,Fe2B3,FeB2,FeB4）及其穩定結構.在這些穩定化合物中,研究發現其Fe原子配位數、Fe-B多面體堆積密度、B-B共價鍵數和材料結構硬度等隨化合物中B的含量增加而增加。尤其，FeB2和FeB4表現出優越的力學性質，具有超硬潛力。深入研究FeB4化合物的高壓相及其性質，揭示其結構相在0-1TPa區間從超導體半導體導體進行演化，研究表明這些性質與高壓誘導形成的特殊硼結構單元及其電子-聲子行為有關。本項目指出在Fe-B體系中FeB2、FeB4高壓相都具有超硬性質，結構相Pnnm-FeB4具有超導性質，為實驗探索Fe-B體系中超硬或超導材料提供了詳實的指導，進一步指導我們開展了Fe-N，Fe-S等體系的高壓研究。
