地球大气压强220万倍的极端状态下,科学家发现黄金的新结构

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地球大气压强220万倍的极端状态下,科学家发现黄金的新结构

顾名思义,bcc也是一个立方体结构,每个角上都有一个原子;但是在立方体的每个表面上并没有原子,而是只有一个原子在其中心(见下图)。许多金属,包括较软的金属如锂和钠,以及较硬的金属如钨和铬,都具有体心立方结构。

虽然物理学家曾经在钢铁等金属制品中发现了fcc结构和bcc结构之间的转变,但这种相变以前从未在黄金中记录过。事实上,黄金的这种新结构在高压下的填充效率比初始结构要低,考虑到大量的理论预测表明应该存在更紧密的填充结构,这样的发现令人惊讶。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室研究团队并没有打算止步于223 GPa的超高压强测试。在最初的冲击之后,他们在加大压强的同时跟踪结构的变化。压强超过250GPa时黄金开始融化,在压强达到262 GPa时,相变完成。研究人员表示,观察到液态黄金的平均绩点达到330,令人震惊讶。相当于地球中心的压强,比之前测量的高压下的液态金的压强高300多GPa。科学家此前从未在如此高的压力下观测过。

研究人员表示,这对于填写黄金的相变图确实很有吸引力,另外这一发现对制造业也有更广泛的意义。例如,铁既有fcc机构也有bcc结构,主要取决于其温度,对于钢铁生产十分重要,相比bcc结构,高温fcc结构下铁可以吸收更多的碳。

但目前对相变的确切机制仍知之甚少。该项研究表明,由于温度和压力的原因,黄金经历了相变,这可能有助于在未来的实验中发现这种机制。

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