由于缺乏對(duì)稀有元素電子結(jié)構(gòu)內(nèi)部信息的直接探測(cè)，科學(xué)家在解釋稀土材料中體積坍縮現(xiàn)象的理論模型存在很大的爭(zhēng)議。對(duì)稀土材料中體積坍縮現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)仍然是稀土基礎(chǔ)研究領(lǐng)域一個(gè)重要的難題。12月10日，記者從北京高壓科學(xué)研究中心獲悉，該中心丁陽(yáng)研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)選取代表性的元素鈰（Ce）作為研究對(duì)象，借助高壓非彈性共振X射線(xiàn)散射技術(shù)直接研究鈰金屬，取得新突破。相關(guān)研究成果近期發(fā)表于國(guó)際知名的核心期刊《物理化學(xué)快報(bào)》（Journal of Physical Chemistry Letters）上。
據(jù)介紹，他們成功探測(cè)到了鈰的未占據(jù)4f態(tài)在體積坍縮過(guò)程中變化。結(jié)合理論計(jì)算，他們發(fā)現(xiàn)4f—5d近藤耦合的微小變化可以很好地描述體積坍縮過(guò)程中光譜的重分布，而哈伯德模型中相鄰原子間的雜化作用似乎不大。他們的研究首次提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)，為系統(tǒng)研究稀土材料的體積坍縮現(xiàn)象開(kāi)辟了一條有希望的新途徑。
“ 鈰金屬的晶格結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)都很簡(jiǎn)單，是研究體積坍縮現(xiàn)象的一個(gè)理想材料。由于技術(shù)上的種種限制，以前關(guān)于研究稀土材料的高壓光譜實(shí)驗(yàn)，像吸收譜、發(fā)射譜等，得到費(fèi)米面附近的4f電子結(jié)構(gòu)信息非常有限。”該論文的第一作者陳碧娟博士介紹。
“研究稀土元素在高壓下體積坍縮現(xiàn)象面臨的一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)是如何在高壓下直接測(cè)量未占據(jù)4f態(tài)的信息，我們第一次實(shí)現(xiàn)了這個(gè)可能性，也為研究稀土材料的體積坍縮、價(jià)電子躍遷和量子臨界漲落等開(kāi)辟了新機(jī)會(huì)。”丁陽(yáng)說(shuō)。
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