He-Mg 化合物与氦驱动金属氢化物非金属性转变
材料科学
2025-04-01 v1 其他凝聚态物理
化学物理
计算物理
摘要
氦化合物的多态性与机制对于理解承带 He 材料在高压下的物理与化学本质至关重要。本文通过无偏 ab initio 结构搜索, 预测发现两种新的 He 掺杂化合物, MgHe 和 MgnHe (n=6, 8, 10, 15, 18), 在 750 GPa 以上形成。意想不到的带隙在约 200 GPa 时的 MgHe 中被打开, 这是已知的第一种仿制气体驱动的金属-非金属转变。同样的机制也被证明适用于其他金属元素, 使铍转化为非金属状态, 这在其他情况下是不可能的。此外, 与 He 混合后, 简单立方相(Mg-sc)的稳定性大幅提升, 将纯 Mg-sc 的临界压力从约 1.1 TPa 降低到 750 GPa 以形成 MgnHe 的有序取代性合金相于简单立方 Mg 晶格上。这首次报告了基于 Mg 的仿制气体取代性合金, 与传统观念中 He 偏好空位不同。观察到的 He 对超高压 He 掺杂物的显著影响, 展示了其在物理和化学上的丰富性。
引用
@article{arxiv.2503.23874,
title = {He-Mg compounds and helium-driven nonmetal transition in metallic magnesium},
author = {Y. S. Huang and H. X. Song and Q. D. Hao and X. L. Pan and D. Wang and H. Wang and Y. F. Wang and Y. Sun and Hua Y. Geng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.23874},
year = {2025}
}
备注
22 pages, 5 figures, with supporting materials