地化所发现压力导致辉锑矿的结构相变机制

近日，中国科学院地球化学研究所研究员代立东团队代立东、柳凯祥等科研人员，将金刚石对顶砧高压设备与电化学交流阻抗谱、拉曼光谱、透射图谱、原子力图谱、第一性原理计算等多种手段有机结合，对高压下辉锑矿电学性质和谱学性质进行了原位系统研究，并取得重要进展。

常压下的辉锑矿属于斜方晶系，化学组成分子式为Sb₂S₃，具有Pnma空间群和常温常压条件下的带隙能大小为~1.7eV。该研究发现，在5.0GPa和15.0GPa条件下，辉锑矿分别发生等结构相变（IPT）和压致相变 （PPT）；在34.0GPa和40.1GPa条件下，辉锑矿分别发生金属化和不定形态的矿物相转变。针对静水压和非静水压的恢复样品的对比测试结果表明，非静水压条件下辉锑矿金属化表现出不可逆性，而静水压条件下样品金属化具有可逆性；实验过程中，金刚石压腔样品腔体自身存在的差应力和层间相互作用是导致不同静水压条件下的可逆性质差异的重要原因；基于Materials Studio的CASTEP模块，运用第一性原理理论计算，发现在极端超高压条件下，辉锑矿所表现出的能带结构、总密度和投影密度等独特物理学参数发生明显变化，这对实验结果进行了验证。

相关研究成果发表在Physical Review B上。

在0、30.0和40.0GPa压力条件下第一性原理理论计算的辉锑矿能带结构、总密度和投影密度