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地化所高压室发现辉钼矿金属化传导机制

发布时间:2017-05-19

过渡族金属大部分以氧化物或硫化物的形式广泛存在于地球内部浅层地壳中,作为典型的金属硫化物-辉钼矿(其化学式:MoS2),是最具代表性的二维层状矿物。已有研究表明:MoS2的晶体结构主要以六方晶系、菱形晶系等为主,其单层晶体结构由1个位于中心的Mo原子与6S原子结合,进而形成三棱柱配位,而层间主要通过Mo原子的d轨道电子态相互耦合,层间作用力为范德华力。因其独特的晶体结构,MoS2广泛应用于高压矿物物理学、材料物理学等研究领域,具有重要的工业生产价值。 

最近,在中国科学院地球化学研究所地球内部物质高温高压重点实验室代立东研究员新搭建的金刚石对顶砧电学性质测量平台上,庄毓凯博士等首次在压力范围:1 atm−25 GPa和温度范围:93 K (超低温)-293 K (室温) 条件下,将金刚石对顶砧高压设备与电化学交流阻抗谱、拉曼光谱、透射图谱、原子力图谱等手段有机结合,对高压下辉钼矿电学性质和谱学性质进行了原位系统而深入的研究,并取得突破性的研究进展。研究发现:非静水压下,在压力达到17 GPa条件下辉钼矿发生结构相变和金属化特性,且该相变属可逆的结构相变,但金属化特性为不可逆的;静水压下,在压力达到20 GPa条件下辉钼矿发生结构相变和金属化特性,且结构相变和金属化特性均是可逆的;进而,发现不同静水压条件下的辉钼矿层间结构特征是导致结构相变和金属化特性存在微弱差别的重要原因。 

   

   在静水压和非静水压条件下,原子力显微镜和投射电镜图像 

该成果得到了中国科学院先导专项 (XDB 18010401)、中国科学院地球化学研究135项目、中国科学院百人计划项目、国家自然科学基金项目 (41474078, 4130406841174079) 等项目的联合资助。 

该研究,2017年最新发表: 

Zhuang Yukai, Dai Lidong*, Wu Lei, Li Heping, Hu Haiying, Liu Kaixiang, Yang Linfei and Pu Chang. Pressure-induced permanent metallization with reversible structural transition in molybdenum disulfide. Applied Physics Letters, 2017, 110, 122103, doi: 10.1063/1.4979143. 

全文链接:http://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.4979143 

(高压室代立东组供稿)