离子间尺寸差异驱动下高压下氦掺杂物的非局域化学
材料科学
2025-12-08 v2
摘要
与认为氦（He）无法插入 AB 型离子化合物中due to Madelung 能增加的理论相反，我们的晶体结构搜索和第一性原理计算发现，氦可以在高压下与钠卤化物（NaX，X=Cl、Br、I）中形成稳定化合物。这种反应是由于离子间尺寸差异引起的非局域化学所致，与 He 插入 A2B 型化合物的反应机制不同。Na+ 与 X- 之间的巨大尺寸差异使得能够有效承托氦插入的结构成为可能，通过体积和原子间距的不均匀性实现。此外，氦原子的插入可以显著缓解在 NaX 高压下积累的提升后的 Madelung 能。这种能量增加源于由离子间尺寸差异驱动的结构转变，这些转变是为减小体积所必需的。氦的插入使得在不增加 Madelung 能的前提下，能够在高压下降低总体积。我们的预测化合物和稳定性分析揭示了这一新的氦活性示例，其活性由长程静电相互作用而非局部化学键形成所主导。
引用
@article{arxiv.2511.23400,
title = {Non-local Chemistry Driven by Cation-Anion Size Disparity in Helium Inserted Compounds under High Pressure},
author = {Zhen Liu and Stefano Raciopp and Katerina P. Hilleke and Abhiyan Pandit and Shuran Ma and Andreas Hermann and Dadong Yan and Eva Zurek and Mao-sheng Miao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.23400},
year = {2025}
}