Superionicity, disorder, and bandgap closure in dense hydrogen chloride.
Superionicity, disorder, and bandgap closure in dense hydrogen chloride.
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DOI：
10.1126/sciadv.abi9507
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发表时间：
2021-09-03
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Dalladay-Simpson P
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Binns J;Hermann A;Peña-Alvarez M;Donnelly ME;Wang M;Kawaguchi SI;Gregoryanz E;Howie RT;Dalladay-Simpson P
极端的压力从高度压缩的氢键网络中释放出质子。氢键网络在生物分子和冰等分子材料中起着至关重要的作用。这些网络对压力的反应决定了它们在极端条件下的性能。我们研究了最简单的氢键形成物之一氯化氢，从结晶到金属化，覆盖了超过250万个大气压的压力范围。在氢键对称之后，我们通过新的拉曼模式的出现和与先前预测相矛盾的x射线衍射模式的变化来确定以前未知的相。在进一步压缩时，宽拉曼带取代了明确定义的V相激发，尽管保留了结晶氯亚结构。我们提出这种模式的起源是质子（H+）的迁移和无序。在100 GPa以上，光学带隙在240(10)GPa时随外推金属化线性闭合。我们的研究结果表明，即使在非常高的密度下，质子动力学也可以驱动这些网络的变化。
Extreme pressure releases protons from highly compressed hydrogen bond networks. Hydrogen bond networks play a crucial role in biomolecules and molecular materials such as ices. How these networks react to pressure directs their properties at extreme conditions. We have studied one of the simplest hydrogen bond formers, hydrogen chloride, from crystallization to metallization, covering a pressure range of more than 2.5 million atmospheres. Following hydrogen bond symmetrization, we identify a previously unknown phase by the appearance of new Raman modes and changes to x-ray diffraction patterns that contradict previous predictions. On further compression, a broad Raman band supersedes the well-defined excitations of phase V, despite retaining a crystalline chlorine substructure. We propose that this mode has its origin in proton (H+) mobility and disorder. Above 100 GPa, the optical bandgap closes linearly with extrapolated metallization at 240(10) GPa. Our findings suggest that proton dynamics can drive changes in these networks even at very high densities.
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10.1073/pnas.1309277110
发表时间：
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