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http://prl.aps.org/abstract/PRL/v104/i10/e105702   

Phys. Rev. Lett. 104, 105702 (2010) [4 pages]   DIO：10.1103/PhysRevLett.104.105702

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        稀土元素有“工业的维生素”的美誉，因其具有特殊的光、电、磁性质，常被用来开发如铁磁、磁致伸缩、荧光、储氢和催化剂等新材料。而我国稀土资源丰富，储量占世界的近90%，因此，研究和开发利用各种稀土基新型材料具有十分重要的战略意义。铈作为第一个具有4f电子的稀土元素，一直是物理和材料学领域的研究一个热点。压力，与温度一样，是物质状态的一个基本物理参数。施加压力可以有效地改变物质内部原子间距、电子轨道的重叠、电子自旋等微观性质，进而改变物质的物理化学性质，它能展示许多普通环境下无法观察到的新的科学现象。铈基金属玻璃在高压下呈现了奇特的非晶多形态相变，但是对其相变机理的解释一直缺乏直接实验证据。

 

         近日，ZJU材料系"国际新结构材料研究中心曾桥石博士生在导师蒋建中教授的指导下，综合利用先进的原位高压同步辐射技术，第一次从实验上揭示了铈基金属玻璃合金中非晶多形态相变的4f电子机制。以曾桥石作为第一作者，浙江大学作为第一单位和通讯作者单位的科学论文 “Origin of Pressure-induced Polyamorphism in Ce₇₅Al₂₅ Metallic Glass” 发表在国际顶级期刊美国物理学会杂志《物理评论快报》[Physical Review Letters 104, 105702 (2010)]上。这是继2007年和2009年，由于在铈基金属玻璃合金体系的高压诱导多形态相变研究中的突破性成果，曾桥石两次在《美国科学院院刊》上发表论文后【PNAS 104，13565 (2007)；PNAS 106, 2515(2009)】，取得的又一重要科研成果。

        通过与浙江大学光彪讲座教授毛河光院士及浙江大学兼职教授Wendy Mao博士的合作，浙江大学国际新结构材料研究中心曾桥石博士生在导师蒋建中教授的指导下，采用先进的高强度、高精度、原位高压同步辐射X射线衍射和特殊的全景金刚石对顶压砧倾斜透射吸收谱技术对铈基金属玻璃Ce75Al₂₅合金材料进行了仔细的研究，在液体氦等静压环境中，测量获得了高质量的衍射和吸收谱数据。发现了Ce75Al₂₅金属玻璃合金从低密度非晶态到高密度非晶态的非晶多形态相变伴随着一个明显的4f电子从局域态到巡游态的非局域化转变。在传统的非晶冰、氧化物、硫化物玻璃等非晶材料中，压力诱导的非晶多形态相变往往是由于高压诱导了原子配位数的增加引起了结构和密度的变化。而这个研究成果揭示了在本来已经高配位数密堆的铈基金属玻璃中的一种全新电子非晶多形态相变。由于金属玻璃中的4f电子在高压下的非局域化转变，导致了材料中键长和体积的塌缩而引发了新型金属玻璃非晶多形态相变。

        该研究成果从实验上第一次直接地揭示了金属玻璃中非晶多形态相变的机理，加深了人们对金属玻璃结构及其行为的理解和认识，将促进在更多的玻璃体系中对非晶多形态相变的研究。另外，由于材料的相变往往伴随着电学，磁学等各种物理化学性能的变化，该研究成果也有望促进性能可调制的新型金属玻璃功能材料的研制。

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PDF：Origin of Pressure-Induced Polyamorphism in Ce75Al     

From：http://www.ncku1897.net/post/topic.aspx?tid=2772990

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