1、的德拜温度又使得金属氢成为室温超导体的第候选材料。但是由于氢分子内部的共价键太注的重要课题之。因此本研究内容将与第个研究内容紧密结合，利用空间限域和高压的双重作用，对分子体系的结构与物理行为进行深入的研究。目前，人们针对些限域分子体系在常压下的结构开展了大量研究。但是，这方面的超高压研究在国际上不多，早期人们开展了碳纳米管束中碘和溴的高压原位拉曼光谱实验，其中溴还是我们项目组早期的工作。最近，随着纳米合成技术的不断完善，已经在高压下发现了令人激动的新现象和新结构。例如我们项目组在前期计划研究中，不仅发现了填充到碳管内部之后处于非自由的旋转状态，还在高压下实现了碳管内部的压致共价键合，获得了二聚维链共价聚合新结构，揭示了压力作用下键合过程，呈现出全然不同与体材料的变化。,。考虑到纳米限域体系存在主客体相互作用，即分子间弱作用力与分子内强相。
2、对限域体系的认识。重点进行限域于碳纳米管分子筛道等纳米体系内等典型双原子分子体系等含氢分子体系的高压原位结构变化研究，研究准维限域条件下的分子体系在低压区分子相间的结构转变，探索其相变的物理机制寻找研究这些体系在准维限域下发生金属化的条件，探索其金属化物理机制研究它们在准维限域下向原子相的转变的规律。重点研究三聚氰胺胍等超分子体系的高压原位结构变化，研究压致结构稳定性的变化，解释分子间弱作用力与分子内强相互作用之间的相互关系。从而揭示分子体系在限域和高压双重作用下的物理行为。超高压下的化合物半导体的电输运与新效应化合物半导体由于参与成键的电子轨道不同，在不同的物理条件下表现出特有的物理规律和功能特性，是类重要的功能材料。所涉及的如光伏热电压阻艾廷豪能斯特光电导光磁电热磁电等诸多效应，反映了带电粒子间的相互作用行为和输运特性，即是物理学研。
3、会，因此高压领域的研究取得了许多令人瞩目的成果，超高压与激光核磁共振同步辐射和质谱起，被列为导致重要科学与技术新发现的最为关键的实验技术，对于丰富和发展物质科学具有特殊的优势高压下物质呈现众多的新结构和新性质，是发现和截获具有新颖性质的新型材料的重要源泉。本项目将研究具有重大科学意义的超高压下凝聚态物质的新奇结构与奇异性质，拟解决两个关键的科学问题超高压下典型凝聚态物质新的原子空间分布和新的电子状态以及微观相互作用规律物质结构与性质的高压调制演化过程以及特殊高压相的截获。注重发现常规条件下不能发现的新现象新效应，提出新概念，发展新理论为制备出常规条件下无法制备的新物质和新材料提供科学依据。我们将集参研单位的多年积累技术优势和良好的实验条件，充分发挥物理化学材料等多学科交叉的优势，紧紧围绕重大科学前沿问题，瞄准国家的重大需求，在这些关键科。
4、互作用在高压下存在竞争或协同关系，与之相关的超分子体系的高压研究也是国际前沿课题。在前期计划的支持下，我们在顺利完成超高压下准维纳米体系的研究任务基础上，又拓展到超分子的高压研究，发现了高压下长程有序和密堆积的竞争导致氢键的重排，将三聚氰胺三聚氰酸超分子晶体的高压相截获到常压还发现高压下长程有序和密堆积的竞争，使三聚氰胺硼酸加合物发生了可逆非晶化相变这些最新结果对认识纳米限域体系中相互作用在高压下的变化至为重要。鉴于目前我们能够可控生长高品质的纳米材料，在研究中将针对双原子分子含氢分子等不同的分子体系，在不同的压力区间选用碳氮化硼纳米管单晶分子筛等多种纳米材料作为限域体系。考虑到纳米限域体系存在主客体相互作用，即分子间弱作用力与分子内强相互作用之间存在竞争或协同关系，还将开展高压下基于分子间其它弱的相互作用超分子体系的高压行为研究，加深。
5、属硼化物碳化物氧化物及轻元素体系等具有代表性的被广泛关注的对象，结合具有自主知识产权的静高压技术及理论模拟方法，进行深入系统的研究，探索超高压下亚稳材料的截获方法与共性规律。通过理论设计与实验的相互印证，认识超高压导致物质电子结构发生突变的物理本质确定核外电子价键状态及原子排列方式在超高压下失稳的物理判据与边界条件预测设计和合成在超高压下可出现的化学物质及晶体非晶体结构探索超高压条件下材料内部原子原子基团扩散晶体成核和生长规律，由此调制材料的微结构与相组成。在高压下制备出种新型过渡金属硼化物碳化物氧化物及轻元素体系化合物亚稳相与相应的高性能纳米结构复合块体材料。在新型材料的超高压合成方面，由唯象研究上升到注重内在物理本质的探索，获取截获高压亚稳相的新方法及规律性认识。利用超高压对微结构与相组成的调制，制备出高致密化超细微结构的高性能块体。
6、变化上，揭示化合物半导体的结构电输运行为与其特殊功能特性之间的内在联系，截获新性质，发现新效应和新规律。超高压下亚稳相的截获与材料的微结构及性能调控在材料科学领域，高压直在扮演着，而且其零点运动很大，目前实验上还没有获得金属氢，成为上个世纪没能解决的十大物理问题之。在前期项目的支持下，我们针对键合较弱的其它双原子分子和多原子分子固体进行了系统的研究工作，并取得了突破性进展。例如，高压使得与氢非常类似的双原子分子固体碘等实现了金属化，并产生了原子金属相。揭示了固态碘在高压的作用下，由双原子分子晶体转变成原子晶体从而实现金属化的整个过程，发现在高压下碘首先变成具有两种不同键长共存的分子晶体，再变成既具有分子相又具有原子相特征的非公度结构，然后才变成原子晶体，弄清了碘的压致分子解离到原子晶体形成的微观机制，研究结果发表在，等杂志上，为金属氢的。
7、应的作用。完成高压和高温光照等其它条件下复合纳米限域体系高压聚合相的形成和结构演化历程以及相应的力学光学等物理性质的研究工作。完成高压下含有芳香环的有机晶体多晶型的结构相变研究。完成高压下典型化合物半导体特殊光电磁热效应的研究氧化物族化合物半导体高压下电输运性质变化的般性规律，各物理量之间的关联行为和制约机制的研究探索高压下化合物半导体各种效结合前几年的研究结果，实现五年预期目标揭示超高压下纯氢以及富氢体系中分子的解离机制，探索可能产生金属氢的新途径，实现压制金属化。获得不同压力温度组分空间中，新型含关联体系的结构特征和奇异物性，揭示超高压关联体系材料磁电和介电的物理机制和晶体及电子结构起源。总结在纳米尺度空间受限条件下压致分子体系的键合规律揭示高压下准维纳米体系的结构演化以及力学电学等性质随压力的变化规律。揭示化合物半导体的结构电输运。
8、物半导体特殊物理性质截获和新功能的发现上具有无法替代的作用。我们拟在已有的高压下多物理量分别测量的基础上，突破多物理量联合测量的技术难题，将电导率介电常数磁阻率霍尔系数载流子浓度迁移率等描述物质电输运性质的物理量测量集成起来，实现多物理量的联合测量，在同等温度压力条件下对样品的多物理量进行全方位表征。为物质的压致金属化研究，特别是研究内容和，提供超高压电学原位测量等方面的新技术支撑。同时将以典型的化合物半导体为对象，从高压下的结构电导率磁阻率介电常数霍尔效应表征入手，研究压力作用下化合物半导体的光电磁热等效应，探索载流子的类型迁移率浓度有效质量等物理性质随压力的变化关系以及各物理参数之间的联系，获得压力作用下从半导体到半金属直至金属化状态时载流子行为的演化规律和变化特征，从带电粒子与晶格的相互作用随压力的变化以及价电子间相互作用随压力的。
9、材料。线的实验合成提供物理基础深入认识压力下多晶型中氢键的变化规律。获得高压下化合物半导体的各种特殊物理效应随压力的变化规律，发现新规律和新效应至少合成出种新的过渡族金属硼化物氧化物高压相多功能材料，获得高热电性能的填充型化合物新材料，建立高压相的功能性质和微观结构之间的关系发表论文篇，申报项发明专利。研究内容预期目标第五年完成动静超高压下典型富氢体系的理论与实验研究工作完成超高压条件下纯氢体系的研究，力争找到氢金属化的实验压力完成动高压下纯氢体系的研究工作，建立多温度压力点构成的氢金属化的动高压相转变曲线完成压力和其它外界条件下纯氢体系的研究工作，找到氢的金属化条件，实现氢的金属化。高压合成和研究非化学计量比主要指非金属元素有序体和巡游体及基态演化用高压低温强场多重极端条件研究对非化学计量比的有序体和巡游体化合物的结构磁电和及其耦合效。
10、学问题的解决上取得突破。主要研究内容紧紧围绕关键科学问题，从常规体系到强关联体系从小尺寸到体材料，选择具有代表性倍受关注的物质体系作为研究对象，研究具有重大科学意义的超高压下凝聚态物质的新奇结构与奇异性质，主要研究内容包括超高压下凝聚体系的金属化与奇异性能，超高压下强关联体系中价电子的行为，超高压下纳米限域体系的结构演化，超高压下的化合物半导体的电输运与新效应，超高压下亚稳相的截获与材料的微结构及性能调控。具体的研究工作如下超高压下凝聚体系的金属化与奇异性能上个世纪三十年代，科学家就利用现代量子力学理论，预言高压会导致固态氢由绝缘体转变成导体。在超高外界压力的作用下，构成氢分子的共价键断裂，氢原子核外的电子为所有原子核共用，形成金属键和空间扩展的高能态金属晶体，即金属氢。根据计算，金属氢的密度可以达到，是高能量密度绿色清洁能源材料，而极。
11、行为与其特殊功能性质之间的内在联系，诠释高压下电子驰豫平均自由程有效质量的新内涵以及各物理量之间的内在联系及其规律。在新型多功能材料的超高压合成方面，由唯象研究上升到注重内在物理本质的探索，获取截获高压亚稳相的新方法及规律性认识。合成出族种以上有序化和型磁电新材料种有代表性高致密化超细微结构的高性能块体材料。发表论文篇。研究内容预期目标应随压力变化的规律，新规律和新效应的物理机制。完成新型高压相多功能化合物的理论预测和实验合成工作，以及纳米晶块材的高压烧结研究。完成项目结题工作。注项目执行过程中还要撰写部专著，申报高水平的奖励项，申请发明专利项。同时培养高压领域的拔尖人才以及学术带头人，培养博士研究生名硕士研究生名。研究内容超高压作为个极端条件会引发众多常压下难以观察到的新奇物理现象，为制备新材料探索新现象和发展新理论提供了得天独厚的机。
12、究的基本科学问题，又具有重要的应用背景。高压下化合物半导体带电粒子间的相互作用变化丰富，导致这些效应此消彼长，相互制约。在高压条件下，呈现了常压所没有的光电导效应，并出现高于常压倍的高介电相的载流子迁移率呈现跳跃式的变化，引发了艾廷豪和能斯特效应的改变金属相以空穴的导电为特征，导致了磁阻效应的反常变化的介电损耗频率随压力的改变，导致光吸收波段的频移而载流子类型的反转在系族半导体中伴随结构变化而有规律地出现，使压阻效应呈现相应的变化。所有这些新奇的物理规律和功能特征，其本质源于压力作用下化合物内部带电粒子与晶格以及价电子间的相互作用的变化，是常压下无法观察到的。高压下多物理量的原位探测，尤其是高压下带电粒子的输运性质的原位探测，能够揭示化合物原子间以及原子内部不同轨道电子间的相互作用规律，是检验完善和发展凝聚态电输运理论的重要方法，在化合。
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国家重点基础研究发展计划（973计划）项目申报书-超高压下凝聚态物质的新结构与新性质