鈉的高壓轉變可以告訴我們恒星、行星
來源：骨軟筋酥網
時間：2025-12-10 00:51:46
布法羅大學領導的轉變一項研究分析了鈉在高壓下從閃亮的金屬轉變為透明絕緣體背后的化學結合。圖片:uux.cn/Dnn87，可告知識共享署名-共享3.0未發布
（神秘的訴們地球uux.cn）據布法羅大學（湯姆·丁奇）：在地球表面以下或太陽中心內部足夠深的地方，物質會在原子水平上發生變化。恒星
恒星和行星內部不斷增加的行星壓力會導致金屬變成不導電的絕緣體。事實證明，高壓當用力擠壓時，轉變鈉會從閃亮的可告灰色金屬轉變為透明的玻璃狀絕緣體。
現在，訴們布法羅大學領導的恒星一項研究揭示了這種特殊高壓現象背后的化學鍵。
雖然從理論上講，行星高壓本質上是高壓將鈉的電子擠出到原子之間的空間，但研究人員的轉變量子化學計算表明，這些電子仍然非常屬于周圍的可告原子，并且彼此化學鍵合。
“我們正在回答一個非常簡單的問題，即為什么鈉會成為絕緣體，但預測其他元素和化合物在非常高的壓力下的行為將有可能洞察更大的問題，”UB文理學院化學教授、該研究的合著者Eva Zurek博士說，該研究發表在德國化學學會雜志Angewandte Chemie上?！昂阈堑膬炔渴鞘裁礃拥模咳绻_實存在的話，行星的磁場是如何產生的？以及恒星和行星是如何演化的？這種類型的研究讓我們更接近于回答這些問題。"
這項研究證實并建立在已故著名物理學家尼爾·阿什克羅夫特的理論預測之上，這項研究是為了紀念他。
人們曾經認為，材料在高壓下總是會變成金屬——就像理論上構成木星核心的金屬氫——但阿什克羅夫特和杰弗里·尼頓二十年前的開創性論文發現，一些材料，如鈉，在受到擠壓時實際上可以變成絕緣體或半導體。他們推測，鈉的核心電子被認為是惰性的，在極端壓力下，它們會相互作用，并與外層價電子相互作用。
“我們的工作現在超越了Ashcroft和Neaton描繪的物理圖景，將它與化學鍵的化學概念聯系起來，”UB領導的研究的主要作者Stefano Racioppi博士說，他是UB化學系的博士后研究員。
地殼下的壓力很難在實驗室中復制，因此該團隊使用UB計算研究中心的超級計算機，對高壓下鈉原子中的電子行為進行了計算。
電子被捕獲在原子間的空隙區域，稱為電子態。這導致鈉從閃亮的金屬變成透明的絕緣體，因為自由流動的電子吸收并轉發光，但被捕獲的電子只是讓光通過。
然而，研究人員的計算首次表明，電子態的出現可以通過化學鍵來解釋。
高壓導致電子占據各自原子內的新軌道。然后這些軌道相互重疊形成化學鍵，在間隙區域造成局部電荷集中。
雖然以前的研究提供了一個直觀的理論，即高壓將電子擠出原子，但新的計算發現，電子仍然是周圍原子的一部分。
“我們意識到，這些不僅僅是決定離開原子的孤立電子。相反，電子是由化學鍵中的原子共享的，”Racioppi說?！八鼈兒芴貏e。”
其他貢獻者包括來自愛丁堡大學物理與天文學院和極端條件科學中心的馬爾科姆·麥克馬洪和克里斯蒂安·斯托姆。
這項工作得到了原子壓力物質中心的支持，這是一個由羅切斯特大學領導的國家科學基金會中心，研究恒星和行星內部的壓力如何重新排列材料的原子結構。
“顯然，很難進行復制木星深層大氣條件的實驗，”Zurek說，“但我們可以使用計算，在某些情況下，使用高科技激光，來模擬這種條件?！?/div>
標簽：
責任編輯：百科
