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我們的直覺告訴我們,一個樣品材料,從各個方向進行壓縮,它的尺寸應該減小。只有少數材料受靜水壓力時才表現出相反的行為,在一個或兩個方向上略有擴大。波蘭科學院物理化學研究所(IPCPAS)發現一種具有非常高的負壓縮性和未知機制的新材料。
當你擠壓東西的時候,你通常會期望它收縮,特別是壓力從它的四面八方均勻地進行施加的時候。然而,在一個或兩個方向上,當受到靜水壓力時,材料是細長的。在位于華沙的波蘭科學院物理化學研究所進行儲氫化合物的研究的一次偶然事件中,過程雖然很有趣,但是這種現象卻被發現了:在壓力上升的同時,測試材料突然很明顯地被拉長。
波蘭科學院物理化學研究所的Taras Palasyuk博士說:“通常在高靜水壓下的負壓縮性材料中觀察到的尺寸的增加比較小。在這里,我們討論的是單個個百分點甚至更少順序的價值,我們已經發現了一種材料具有非常高的負的可壓縮性,在一個方向能高達10%,有趣的是,當壓力達到大約3萬大氣壓,伸長會突然發生。”
Dr. Palasyuk正在對靜水壓力達到幾百萬大氣壓的材料進行研究(壓力作用來自材料的各個方面),如此大的壓力在實驗室中通常使用金剛石壓砧,樣品處于密封狀態,確保所施加的壓力均勻地作用在材料的各個方面,為了使壓力增加,壓砧是通過螺旋桿壓縮,放置在樣品旁邊的一顆紅寶石晶體作為壓力計,它熒光模式的改變取決于施加在它上面的壓力的大小。
對樣品材料不斷地增加壓力,材料的體積會減小,體積減小通常指材料各個維度方向的減小,然而也有不典型結晶材料,在壓縮過程中它們的體積減小(根據熱力學原理是這樣),同時在一個或兩個方向晶體伸長。這種延伸機制一直是屬于幾何性質的范疇。處在壓力下的單個晶體結構元素會簡單地有關聯性地在不同的方向以不同的程度移動。
Ewelina Magos-Palasyuk博士說:“在實驗室中,我們利用激光分析晶體中分子的振動行為隨壓力增加是如何變化的,在這個基礎上,我們得出了有關材料結構的結論。我們很快發現,在探測晶體鈉代氨硼烷時,伸長率不能單獨地以幾何的變化作出解釋。”
鈉代氨硼烷是一個比較容易得到的化合物,它的化學式為N(NH2BH3),是正交結構下形成的透明晶體。用拉曼光譜在IPC PAS下獲得的化合物晶體研究結果與理論模型預測的不相符。結果顯示,由于鈉代氨硼烷晶體中臨近原子間新氫鍵的突然變形,因此其晶體的負壓縮是由一系列氮氫、氮氮和氮硼鍵的延伸造成的。
圖片來源:找項目網