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中科院理化所發(fā)現(xiàn)將三維體壓縮率“壓縮”到一維的反常力學(xué)材料 在與電子、聲子及光子傳輸相關(guān)的物理過程中，流密度定義為傳輸功率與傳輸截面的比值。當(dāng)外界環(huán)境壓力變化時(shí)，材料“壓致收縮”效應(yīng)引起的傳輸截面變化最終導(dǎo)致流密度發(fā)生變化，影響傳輸過程的穩(wěn)定性。探索環(huán)境壓力變化下，能夠保持流密度高穩(wěn)定性的光電信息功能材料是極端環(huán)境材料科學(xué)領(lǐng)域的難題。 作為物態(tài)方程的基本參量，體積V是決定材料物理化學(xué)性能的基礎(chǔ)參數(shù)，通過壓力調(diào)控材料的體積是調(diào)控材料物性的重要方法。其中，體壓縮率是關(guān)聯(lián)壓力和體積的唯一參量，調(diào)控和涉及材料體壓縮率是調(diào)控材料物性的重要途徑。反常力學(xué)材料是一類具有反直覺應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)特性的材料，在環(huán)境壓力變化時(shí)，呈現(xiàn)出新奇的體壓縮率特性，能夠?qū)崿F(xiàn)壓力下常規(guī)材料達(dá)不到的調(diào)控材料物性能的效果，是壓力調(diào)控物性的重要新型功能材料。 為探索高壓下能夠保持傳輸過程高穩(wěn)定性的材料，研究人員通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)，證明了沿著三個(gè)力學(xué)主軸分別呈現(xiàn)出負(fù)壓縮、零壓縮和正壓縮的反常力學(xué)材料能夠?qū)⑷S體壓縮率“壓縮”到特定方向上，從而在靜水壓力下亦可保持傳輸截面不變�；谑�結(jié)構(gòu)與負(fù)壓縮性質(zhì)的Lifshitz機(jī)制，提出了具有此類反常力學(xué)特性的“褶皺石墨”結(jié)構(gòu)模型；在該模型指導(dǎo)下，發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)同時(shí)具有負(fù)壓縮、零壓縮和正壓縮的材料——偏硼酸鋰（LiBO2）。利用有限元分析和第一性原理計(jì)算模擬等方法，闡明并證實(shí)了LiBO2這一新奇力學(xué)性質(zhì)來源于由于LiO4四面體引入導(dǎo)致的“褶皺石墨”結(jié)構(gòu)。得益于這一新奇力學(xué)性質(zhì)，LiBO2的流密度穩(wěn)定性比其他材料（包括金剛石、石墨、銅和石英等常規(guī)傳輸材料及迄今最大負(fù)線性壓縮率材料Ag3Co(CN)6）高兩個(gè)量級(jí)。偏硼酸鋰晶體具有出色的光學(xué)性質(zhì)，其透光范圍包含整個(gè)紫外、可見及近紅外波段，可望應(yīng)用于高壓漲落環(huán)境下超穩(wěn)光學(xué)儀器中。  具有“褶皺石墨”結(jié)構(gòu)的偏硼酸鋰將三維體壓縮率“壓縮”到一維方向上 相關(guān)研究成果以Anomalous Mechanical Materials Squeezing Three-Dimensional Volume Compressibility into One Dimension為題，發(fā)表在Nature Communications上。理化所副研究員姜興興為論文第一作者，研究員林哲帥為論文通訊作者，合作者包括俄羅斯Kirensky物理研究所博士M. S. Molokeev，華中科技大學(xué)博士董利源，中科院國(guó)家天文臺(tái)博士董志超，理化所博士王耐征和康雷，中科院高能物理研究所研究員李曉東和李延春，中科院深�？茖W(xué)與工程研究所研究員田川，中科院力學(xué)研究所研究員彭世镠和南開大學(xué)教授李偉等。 論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-19219-5 |
