中國科學院合肥物質科學研究院在《美國國家科學院院刊》發表重要文章

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jinqi，zhongguokexueyuanhefeiwuzhikexueyanjiuyuangutiwuliyanjiusuojiduanhuanjingliangziwuzhizhongxintuanduiliyongjingangshiduidingzhenjiayazhuangzhiyanjiulegaoyaxiaeryanghualiudewuxing，shoucizaieryanghualiuzhongfaxianleyaliyoudaodekenifeijingduoxingtaixiangbian，xiangguanyanjiuchengguoyiPressure-induced amorphization and existence of molecular and polymeric amorphous forms in dense SO2 為題發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。

　　二氧化硫是一種簡單的分子氣體，在工業生產、地球物理和大氣環境中都起著重要的作用。與氮氣
、氧yang氣qi和he二er氧yang化hua碳tan等deng常chang見jian氣qi體ti不bu同tong，二er氧yang化hua硫liu是shi彎wan曲qu的de極ji性xing分fen子zi，在zai高gao壓ya下xia會hui呈cheng現xian出chu不bu同tong的de性xing質zhi和he相xiang圖tu。在zai本ben工gong作zuo中zhong
，科ke研yan人ren員yuan發fa現xian壓ya力li會hui誘you導dao二er氧yang化hua硫liu非fei晶jing化hua
，並bing且qie存cun在zai兩liang種zhong高gao壓ya非fei晶jing相xiang：分子非晶相(二配位的硫)和聚合物非晶相(三配位的硫)。這是首次在二氧化硫體係中發現的非晶多形態。

　　固體所極端環境量子物質中心研究人員利用金剛石對頂砧這一高壓裝置將二氧化硫加壓至60GPa，結合低溫手段，並利用拉曼光譜、同步輻射X射線衍射等技術
，獲得了0-60GPa壓力區間77-300K溫度區間的相變以及結構信息。在溫度為77K路徑下，當施加的壓力低於16GPa時
，二氧化硫處於晶體相。加壓到16GPa後，二氧化硫開始了壓力誘導的非晶化相變，從晶體相進入分子態的非晶相(二配位的硫)。進一步加壓到26GPa，二氧化硫發生了從分子非晶相(二配位的硫)到鏈狀的聚合非晶相(三配位的硫)的相變。通過不同溫度路徑的實驗，發現在77-300K整個溫度區間二氧化硫都遵從晶體相—分子態非晶相—聚合物非晶相的相變路徑
，而且該相變路徑可逆，進一步研究發現不同溫度路徑下的非晶化相變壓力有所不同，但保持在10-16GPa之間。研究人員通過分子動力學模擬也驗證了該相變路徑
，並且發現分子非晶相到聚合物非晶相的相變實質上是二氧化硫分子中的S原yuan子zi從cong二er配pei位wei變bian為wei三san配pei位wei，從cong而er形xing成cheng了le鏈lian狀zhuang的de聚ju合he物wu。研yan究jiu人ren員yuan通tong過guo實shi驗yan和he理li論lun手shou段duan的de完wan美mei結jie合he，證zheng實shi了le二er氧yang化hua硫liu體ti係xi中zhong存cun在zai非fei晶jing多duo形xing態tai。

　　高gao壓ya下xia物wu質zhi的de晶jing體ti相xiang之zhi間jian發fa生sheng結jie構gou相xiang變bian比bi較jiao常chang見jian，而er非fei晶jing相xiang之zhi間jian的de相xiang變bian非fei常chang少shao見jian。有you些xie材cai料liao具ju有you多duo種zhong非fei晶jing相xiang，而er且qie不bu同tong非fei晶jing相xiang之zhi間jian可ke以yi發fa生sheng轉zhuan換huan
，稱cheng為wei非fei晶jing多duo形xing態tai相xiang變bian。非fei晶jing多duo形xing態tai在zai1984年在水/冰體係中發現，係為低密度的非晶冰(LDA)和高密度的非晶冰(HDA)，隨後在二氧化矽
、矽gui和he二er氧yang化hua鍺zhe等deng體ti係xi中zhong也ye發fa現xian非fei晶jing多duo形xing態tai。在zai凝ning聚ju態tai物wu理li中zhong，非fei晶jing多duo形xing態tai現xian象xiang十shi分fen有you趣qu，但dan是shi發fa現xian此ci現xian象xiang的de體ti係xi還hai較jiao少shao，研yan究jiu尚shang不bu係xi統tong深shen入ru。此ci工gong作zuo不bu僅jin為wei非fei晶jing多duo形xing態tai現xian象xiang提ti供gong了le一yi個ge新xin的de實shi例li，並bing為wei理li解jie其qi他ta材cai料liao的de非fei晶jing態tai相xiang變bian提ti供gong了le參can考kao。

　　該工作得到國家自然科學基金、中科院國際訪問學者項目、中科院創新基金、院長基金等支持。

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