合金具有不可思议的“负压”结构

物理化学的一个核心特征是材料在不同压力下倾向于采用不同的结构——包括负压。但是用负压重塑材料的想法在实验上听起来是不可能的。但美国研究人员已经开发出一种技术，可以将合金驱动成只有在负压下才稳定的纯材料结构。这项技术可以合成各种新的、潜在有用的材料，这些材料以前被认为几乎无法获得。

这项由美国国家可再生能源实验室(NREL)及其合作机构开发的反直觉技术背后的驱动力，是将材料与不同优选结构相结合的能量成本。要使这两种材料形成单晶结构，至少有一种材料必须采用不是其最低能量的结构。在只含有少量一种物质的混合物中，主要物质决定了结构。

然而，奇怪的是，当混合物更相等时，最低能量结构可以成为两种组成物质的结构。相反，第三种密度较低的结构可能会胜出。原因是，随着原子之间的距离越来越远，它们之间的相互作用变得越来越弱，迫使它们脱离其首选结构配置的能量消耗也会减少。“我们找到了另一种方法来稳定结构，否则就需要负压，”解释说塞巴斯蒂安Siol他目前在瑞士联邦材料科学与技术实验室工作。

为了证明他们的技术，研究人员预测了一种以前未报道的硒化锰(II)和碲化锰(II)合金的低密度相。他们利用反应磁控溅射技术，用不同比例的两种成分材料合成了这种合金。这涉及到将氩离子电加速到由每种成分材料制成的单独目标中，然后将位移原子加速到硼硅酸盐衬底中。由此产生的材料展示了一些有趣的、潜在有用的特性，如压电性——在机械应力下产生电荷的能力——这在两种母体化合物中都不存在。研究人员现在计划研究他们能用这种方法合成的其他新材料。NREL的研究人员说:“我认为混合其他II-VI或III-V族半导体将是一个很好的研究地点。安德烈Zakutayev．“我们正在研究这样的理论预测;这是一项持续的工作。”

理论化学家Artem Oganov他说:“(这篇论文)报道的内容很有道理，实际上可以用预期来描述。”“但我认为，现在人们把它当作一种制造有用材料的实用配方来讨论。如果你发现了一种新的半导体变体，你很可能会发现不同的电子迁移率、有效质量等。基本上，这扩大了人们现在可以使用的材料的调色板。这并非完全新颖，但非常有用。”