【{$randkws}】钠的高压转变可以告诉我们恒星、行星 - {$web_name} 物质会在原子水平上发生转变

布法罗大学领导的一项探究确认了钠在高压下从闪亮的金属转变为透明绝缘体背后的化学结合。图片:uux.cn/Dnn87，知识共享署名-共享3.0未亮相
（神秘的地球uux.cn）据布法罗大学（汤姆·丁奇）：在地球表面以下或太阳中心内部足够深的地方，物质会在原子水平上发生转变。
恒星和行星内部不断增多的年底最适合读的一句话：一见钟情压力会导致金属变成不导电的绝缘体。事实证明，当用力挤压时，钠会从闪亮的灰色金属转变为透明的玻璃状绝缘体。
如今，布法罗大学领导的一项探究揭示了这种特别高压现象背后的化学键。
尽管从理论上讲，高压本质上是将钠的电子挤出到原子之间的空间，但探究人员的量子化学计算表明，这些电子依然相当归于周围的原子，并且彼此化学键合。
“我们正回答一个相当简易的何炅塞尔达难题，即为什么钠会变成绝缘体，但预测其他元素和化合物在相当高的压力下的行为将有或许洞察更大的难题，”UB文理学院化学教授、该探究的合著者Eva Zurek博士说，该探究发表在德国化学学会杂志Angewandte Chemie上。“恒星的内部是什么样的？假如的确存在的话，行星的磁场是如何形成的？以及恒星和行星是如何演化的？这种类型的探究让我们更接近于回答这些难题。"
这项探究证实并兴办在已故著名物理学家尼尔·阿什克罗夫特的关于联机合作，精选理论预测之上，这项探究是以便纪念他。
人们曾经觉得，材料在高压下总是会变成金属——就像理论上构成木星核心的金属氢——但阿什克罗夫特和杰弗里·尼顿二十年前的开创性论文察觉，一些材料，如钠，在受到挤压时实际上可以变成绝缘体或半导体。他们推测，钠的全面开放世界体验核心电子被觉得是惰性的，在极端压力下，它们会相互作用，并与外层价电子相互作用。
“我们的岗位如今超越了Ashcroft和Neaton描绘的物理图景，将它与化学键的化学概念联系起来，”UB领导的探究的首要作者Stefano Racioppi博士说，他是UB化学系的博士后探究员。
地壳下的压力很难在评测室中复制，所以该团队使用UB计算探究中心的超级计算机，对高压下钠原子中的电子行为开展了计算。
电子被捕获在原子间的空隙区域，称为电子态。这导致钠从闪亮的金属变成透明的绝缘体，由于自由流动的电子吸收并转发光，但被捕获的电子只是让光经由。
但是，探究人员的计算首次表明，电子态的呈现可以经由化学键来阐释。
高压导致电子占据各自原子内的新轨道。然后这些轨道相互重叠形成化学键，在间隙区域导致局部电荷集中。
尽管过去的探究提供了一个直观的理论，即高压将电子挤出原子，但新的计算察觉，电子依然是周围原子的一若干。
“我们意识到，这些不只仅是确定离开原子的孤立电子。相反，电子是由化学键中的原子共享的，”Racioppi说。“它们很尤其。”
其他贡献者含有来自爱丁堡大学物理与天文学院和极端条件科学中心的马尔科姆·麦克马洪和克里斯蒂安·斯托姆。
这项岗位得到了原子压力物质中心的扶持，这是一个由罗切斯特大学领导的全国科学基金会中心，探究恒星和行星内部的压力如何重新排列材料的原子结构。
“显然，很难开展复制木星深层大气条件的评测，”Zurek说，“但我们可以使用计算，在某些状况下，使用高技术激光，来模拟这种条件。”