观察 $\rm{RuO_2}$ 于高压下的 $Pbca$ 相及其稳定金属性

$\rm{RuO_2}$ 是在常压下典型的锰酸盐型化合物，其在高压下的结构探索对相变研究和地球科学具有重要意义。然而，精确的相变序列仍存在争议。本研究发现，在兆帕级高压下，$\rm{RuO_2}$ 出现 $Pbca$ 相且保持金属性。采用先进的同步 X 射线衍射技术，我们观察到的相变轨迹依次经过锰酸盐相、$\rm{CaCl_2}$ 相，最终到达 $Pbca$ 相。值得注意的是，$Pbca$ 相在锰酸盐相-$\rm{CaCl_2}$ 相转换后立即出现，导致纯粹的$\rm{CaCl_2}$ 型相仅存在狭窄的压力区间。在 15.5至 35.0 GPa 的压力范围内，观察到$\rm{CaCl_2}$ 型相与 $Pbca$ 相的共生，超过 35.0 GPa 时仅存在 $Pbca$ 相。对单晶和粉末样品进行的电子输运测量确认，$\rm{RuO_2}$ 的金属性可持续至约 120 GPa，尽管在超高压下电导率下降，由于费米能级处电子态密度降低。本研究为 $Pbca$ 相在宽广压力范围内的存在提供了有力证据，与此前广泛认可的 $Pa\bar{3}$ 相不同，为其他金属二氧化物的相变现象提供了关键见解，并促进了对 4d 和 5d 电子体系中电子行为的理解。