鈉的高壓轉(zhuǎn)變可以告訴我們恒星、行星

2025-11-24 00:00:49 分類(lèi)：娛樂(lè) 閱讀(8469)

布法羅大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的轉(zhuǎn)變一項(xiàng)研究分析了鈉在高壓下從閃亮的金屬轉(zhuǎn)變?yōu)橥该鹘^緣體背后的化學(xué)結(jié)合。圖片:uux.cn/Dnn87，可告常州外圍（外圍經(jīng)紀(jì)) 外圍聯(lián)系（微信181-8279-1445）一二線城市快速安排上門(mén)外圍上門(mén)外圍女，全程30分鐘到達(dá)知識(shí)共享署名-共享3.0未發(fā)布
（神秘的訴們地球uux.cn）據(jù)布法羅大學(xué)（湯姆·丁奇）：在地球表面以下或太陽(yáng)中心內(nèi)部足夠深的地方，物質(zhì)會(huì)在原子水平上發(fā)生變化。恒星
恒星和行星內(nèi)部不斷增加的行星壓力會(huì)導(dǎo)致金屬變成不導(dǎo)電的絕緣體。事實(shí)證明，高壓當(dāng)用力擠壓時(shí)，轉(zhuǎn)變鈉會(huì)從閃亮的可告常州外圍（外圍經(jīng)紀(jì)) 外圍聯(lián)系（微信181-8279-1445）一二線城市快速安排上門(mén)外圍上門(mén)外圍女，全程30分鐘到達(dá)灰色金屬轉(zhuǎn)變?yōu)橥该鞯牟Ａ罱^緣體。
現(xiàn)在，訴們布法羅大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的恒星一項(xiàng)研究揭示了這種特殊高壓現(xiàn)象背后的化學(xué)鍵。
雖然從理論上講，行星高壓本質(zhì)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(zhuǎn)變量子化學(xué)計(jì)算表明，這些電子仍然非常屬于周?chē)目筛嬖樱⑶冶舜嘶瘜W(xué)鍵合。
“我們正在回答一個(gè)非常簡(jiǎn)單的問(wèn)題，即為什么鈉會(huì)成為絕緣體，但預(yù)測(cè)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(wèn)題，”UB文理學(xué)院化學(xué)教授、該研究的合著者Eva Zurek博士說(shuō)，該研究發(fā)表在德國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志Angewandte Chemie上。“恒星的內(nèi)部是什么樣的？如果確實(shí)存在的話，行星的磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生的？以及恒星和行星是如何演化的？這種類(lèi)型的研究讓我們更接近于回答這些問(wèn)題。"
這項(xiàng)研究證實(shí)并建立在已故著名物理學(xué)家尼爾·阿什克羅夫特的理論預(yù)測(cè)之上，這項(xiàng)研究是為了紀(jì)念他。
人們?cè)?jīng)認(rèn)為，材料在高壓下總是會(huì)變成金屬——就像理論上構(gòu)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(kāi)創(chuàng)性論文發(fā)現(xiàn)，一些材料，如鈉，在受到擠壓時(shí)實(shí)際上可以變成絕緣體或半導(dǎo)體。他們推測(cè)，鈉的核心電子被認(rèn)為是惰性的，在極端壓力下，它們會(huì)相互作用，并與外層價(jià)電子相互作用。
“我們的工作現(xiàn)在超越了Ashcroft和Neaton描繪的物理圖景，將它與化學(xué)鍵的化學(xué)概念聯(lián)系起來(lái)，”UB領(lǐng)導(dǎo)的研究的主要作者Stefano Racioppi博士說(shuō)，他是UB化學(xué)系的博士后研究員。
地殼下的壓力很難在實(shí)驗(yàn)室中復(fù)制，因此該團(tuán)隊(duì)使用UB計(jì)算研究中心的超級(jí)計(jì)算機(jī)，對(duì)高壓下鈉原子中的電子行為進(jìn)行了計(jì)算。
電子被捕獲在原子間的空隙區(qū)域，稱(chēng)為電子態(tài)。這導(dǎo)致鈉從閃亮的金屬變成透明的絕緣體，因?yàn)樽杂闪鲃?dòng)的電子吸收并轉(zhuǎn)發(fā)光，但被捕獲的電子只是讓光通過(guò)。
然而，研究人員的計(jì)算首次表明，電子態(tài)的出現(xiàn)可以通過(guò)化學(xué)鍵來(lái)解釋。
高壓導(dǎo)致電子占據(jù)各自原子內(nèi)的新軌道。然后這些軌道相互重疊形成化學(xué)鍵，在間隙區(qū)域造成局部電荷集中。
雖然以前的研究提供了一個(gè)直觀的理論，即高壓將電子擠出原子，但新的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，電子仍然是周?chē)拥囊徊糠帧?br>“我們意識(shí)到，這些不僅僅是決定離開(kāi)原子的孤立電子。相反，電子是由化學(xué)鍵中的原子共享的，”Racioppi說(shuō)。“它們很特別。”
其他貢獻(xiàn)者包括來(lái)自愛(ài)丁堡大學(xué)物理與天文學(xué)院和極端條件科學(xué)中心的馬爾科姆·麥克馬洪和克里斯蒂安·斯托姆。
這項(xiàng)工作得到了原子壓力物質(zhì)中心的支持，這是一個(gè)由羅切斯特大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)家科學(xué)基金會(huì)中心，研究恒星和行星內(nèi)部的壓力如何重新排列材料的原子結(jié)構(gòu)。
“顯然，很難進(jìn)行復(fù)制木星深層大氣條件的實(shí)驗(yàn)，”Zurek說(shuō)，“但我們可以使用計(jì)算，在某些情況下，使用高科技激光，來(lái)模擬這種條件。”