【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 取得 重大突破的可行性分析： （ 1） 在高壓條件下直接進(jìn)行物質(zhì)結(jié)構(gòu)變化過程以及物理性質(zhì)的研究，強(qiáng)烈地依賴于高壓技術(shù)。微型金剛石對(duì)頂砧實(shí)驗(yàn)技術(shù)的突破，使得在實(shí)驗(yàn)室中可產(chǎn)生百萬大氣壓以上的靜態(tài)壓力的同時(shí)，能在高壓條件下直接原位測(cè)量物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。參加研究的單位包括二個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和一個(gè)國(guó)家正負(fù)電子對(duì)撞中心同步輻射高壓站，擁有先進(jìn)和完備的高壓實(shí)驗(yàn)條件，還自己發(fā)展了國(guó)際領(lǐng)先的實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)，如 百萬大氣壓下的電學(xué)測(cè)量技術(shù)、 激光加熱高溫高壓 Raman 光譜與X 光衍射的原位測(cè)量方法 等 高壓 實(shí)驗(yàn) 技術(shù)，這些條件，為本項(xiàng)目的完成提供了可靠的 技術(shù)保障。同時(shí)，由于我們有自己領(lǐng)先的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，大大提高了做出國(guó)際領(lǐng)先、原創(chuàng)性成果的可能性。 （ 2） 選擇的研究體系是凝聚態(tài)物質(zhì)科學(xué)中倍受關(guān)注的對(duì)象，展現(xiàn)出的物理現(xiàn)象十分豐富，存在許多機(jī)遇與挑戰(zhàn)，極有希望取得突破性進(jìn)展。如對(duì)產(chǎn)生金屬氫新機(jī)制的探索、 新型 3d 族強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系 的超高壓研究等，為獲得有影響的重要?jiǎng)?chuàng)新成果，提供了新的途徑；納米材料是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，超高壓條件的介入，為創(chuàng)新成果的出現(xiàn)增加了新的機(jī)會(huì)。 （ 3） 在超高壓條件下揭示物質(zhì)宏觀性質(zhì)與微觀電子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，是一個(gè)剛剛開始的嶄新領(lǐng)域，容易產(chǎn)生原創(chuàng)性的科研成果，可能形成重大 突破。 （ 4） 通過研究凝聚態(tài)物質(zhì)的相變規(guī)律，找到常規(guī)條件無法發(fā)現(xiàn)的新的高壓相，再截 獲 高壓相，制備出新材料，已經(jīng)被證實(shí)是產(chǎn)生新物質(zhì)的有效途徑。輕元素 硼碳 、 硼 碳 氮 化合物是國(guó)際上研究的熱點(diǎn)，我們已經(jīng)利用高壓方法在此領(lǐng)域成功地制備出一些全新的高壓相化合物。在這個(gè)他人涉足不多的新領(lǐng)域，用自己開辟的已經(jīng)成功的新方法，尋找出更多的高壓新相 材料 。 （ 5） 承擔(dān)單位有長(zhǎng)期的合作基礎(chǔ)，曾完成了多項(xiàng)科研任務(wù)，取得了一批重要研究成果。有一支以年輕人為主、知識(shí)結(jié)構(gòu)合理富有科技創(chuàng)新能力的研究隊(duì)伍，具有豐富的研究經(jīng)驗(yàn)，能掌握超高壓凝聚態(tài)物質(zhì)研究 領(lǐng)域的趨勢(shì)和前沿，發(fā)展了有自己特色的實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)，并且與國(guó)際高壓界有良好的學(xué)術(shù)交流和緊密合作。本課題研究涉及到高壓物理、材料科學(xué)、化學(xué)等多學(xué)科，不同學(xué)科的交叉融和，多種實(shí)驗(yàn)手段和技術(shù)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)， 能夠針對(duì)同一問題進(jìn)行多方位的協(xié)同研究，有利于獲得原創(chuàng)性的科研成果。 項(xiàng)目組織形式 采用 973 項(xiàng)目管理的成功經(jīng)驗(yàn)，由首席科學(xué)家負(fù)責(zé)，集中管理，分工實(shí)施，組織跨學(xué)科、跨單位的聯(lián)合攻關(guān)。 3） 課題設(shè)置 根據(jù)本項(xiàng)目的總體思路和預(yù)期目標(biāo)，以研究體系分類，側(cè)重不同的研究?jī)?nèi)容，設(shè)置五個(gè)研究課題，包括：（ 1）超高壓下的 典型 分子固 體；（ 2）超高壓下的 新型 3d 族強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系 ；（ 3）超高壓下的 準(zhǔn)一維納米體系 ；（ 4）超高壓下 的 II－VI 族化合物；（ 5）超高壓下的 硼 碳 氮 化合物。 超高壓下的 典型 分子固體 主要研究?jī)?nèi)容： 利用原位、微區(qū)、精密的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的高壓實(shí)驗(yàn) 技術(shù) 和第一原理密度泛函等理論，研究 Cl O2等典型雙原子分子體系，壓力引發(fā)的結(jié)構(gòu)相變、分子解離并進(jìn)一步導(dǎo)致金屬化單原子晶體出現(xiàn)的過程。總結(jié)晶體結(jié)構(gòu)、電子狀態(tài)以及力學(xué)、電學(xué)及光學(xué)性質(zhì)隨壓力的變化規(guī)律。研究冰， SnH4， GeH4等含氫多原子分子的壓致解離機(jī)制，以及氫的子體系的微觀狀態(tài)隨壓力的變化，探索氫狀態(tài)的變化可能帶來的新奇宏觀性質(zhì) ，如量子流體、超離子狀態(tài)等 。弄清 這些典型分子固體中 壓致分子解離機(jī)制，為金屬氫的研究提供新的物理圖象和指導(dǎo)； 針對(duì)固態(tài)氫體系， 研究壓力以及其它外界條件對(duì) 晶體結(jié)構(gòu)和 氫分子內(nèi)部氫原子間鍵合的綜合影響。 本課題還對(duì)深入認(rèn)識(shí)凝聚態(tài)物質(zhì)的電子狀態(tài)、原子價(jià)態(tài)、原子間鍵合以及力學(xué)、電學(xué)及光學(xué)性質(zhì)隨壓力的變化規(guī)律有重要的意義 ， 為 尋找新型能源材料 提供理論支持。 預(yù)期目標(biāo)： 揭示超高壓下典型分子固體中分子解離的機(jī)制， 探索可能的 產(chǎn)生金屬氫的新 途徑 承擔(dān)單位：吉林大學(xué)，中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所 課題負(fù)責(zé)人：崔田 經(jīng)費(fèi)比例： 30％ （其中含 10％項(xiàng)目集中管理費(fèi)） 超高壓下的 新型 3d 族強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系 主要研究?jī)?nèi)容： 利用高壓條件，在拓寬的壓力 溫度 組分范圍，進(jìn)行 3d 族（ Cu基、 Fe 基、 Mn 基等）過渡金屬體系的 Mott 有序化磁電新材料的高壓合成研究。結(jié)合多種極端條件綜合測(cè)試平臺(tái)，高壓原位研究其異?；瘜W(xué)價(jià)態(tài)、結(jié)構(gòu)和磁性、電性、超導(dǎo)等物理性質(zhì)，總結(jié)高壓下結(jié)構(gòu)變化規(guī)律和高壓對(duì)材料穩(wěn)定性的影響，建立高壓下 3d 族新型過渡金屬?gòu)?qiáng)關(guān)聯(lián)體系結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、 物理特性的全新臨界關(guān)系。針對(duì) Mott 有序化的熱點(diǎn)問題，如電荷、自旋、軌道有序化及其耦合，研究壓力調(diào)制的電子關(guān)聯(lián)和多體效應(yīng)，同時(shí)從理論上預(yù)測(cè)與解釋相應(yīng)的高壓行為，尋找電子結(jié)構(gòu)參數(shù)與壓力的關(guān)系，揭示這類材料磁有序、軌道有序、電荷有序的物理機(jī)制，深入認(rèn)識(shí)高壓下強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系中 d 電子的行為以及微觀相互作用規(guī)律，探討在超高壓狀態(tài) Mott 有序化體可能存在的新的量子臨界現(xiàn)象。 預(yù)期目標(biāo)： 獲得 不同壓力 溫度 組分空間中，新型 3d 族強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系的結(jié)構(gòu)特征 ，揭示 體系 磁有序、軌道有序、電荷有序的 基本規(guī)律。 承擔(dān)單位：中國(guó)科學(xué)院物理 研究 所，中國(guó)科學(xué)院高能物理 研究 所 課題負(fù)責(zé)人： 李慶安 經(jīng)費(fèi)比例： 17％ 超高壓下的 準(zhǔn)一維納米體系 主要研究?jī)?nèi)容： 利用高壓水熱 合成 、高溫等離子體等方法，合成出碳納米管、富勒烯、聚合物及其復(fù)合納米線等準(zhǔn)一維納米材料。采用原位高壓實(shí)驗(yàn)技術(shù)，系統(tǒng)研究上述準(zhǔn)一維納米體系在高壓下的結(jié)構(gòu)變化，確定高壓聚合新相的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定條件以及高壓相變的規(guī)律；探索相應(yīng)的力學(xué)、電學(xué)和光學(xué)等物理性質(zhì)，建立聚合結(jié)構(gòu)和奇特物理性質(zhì)的聯(lián)系。開展單根 /單束納米體系的高壓研究，研究納米結(jié)構(gòu)單元之間的相互作用， 深入認(rèn)識(shí) 準(zhǔn)一維納米復(fù)合體系的壓致相變規(guī)律， 弄清結(jié)構(gòu)間轉(zhuǎn)化的物理機(jī)制和新聚合相的物理性質(zhì)。本課題研究將深入認(rèn)識(shí)小尺寸體系的結(jié)構(gòu)變化、原子間鍵合以及力學(xué)、電學(xué)等物理性質(zhì)隨壓力的變化規(guī)律，為創(chuàng)造新型納米材料提供科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)。 預(yù)期目標(biāo)： 揭示高壓下 準(zhǔn)一維納米 體系的結(jié)構(gòu)演化以及力學(xué)、電學(xué)等性質(zhì)隨壓力的變化規(guī)律 ， 總結(jié)在納米尺度、空間受限條件下壓致分子聚合規(guī)律 承擔(dān)單位：吉林大學(xué)，清華大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人：劉冰冰 經(jīng)費(fèi)比例： 18％ 超高壓下 的 II－ VI 族化合物 主要研究?jī)?nèi)容： 利用基于高壓集成技術(shù)的原位電導(dǎo)率定量測(cè)量和阻抗譜、霍耳效應(yīng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，以 II－ VI 族 化合物為對(duì)象，原位測(cè)量電導(dǎo)率、載流子濃度、遷移率等反映電輸運(yùn)過程的物理量，研究電導(dǎo)率隨壓力、溫度的變化關(guān)系，確定載流子濃度、遷移率隨壓力的變化規(guī)律。 研究金屬化相變過程中的結(jié)構(gòu)和能帶變化，確定金屬化相變點(diǎn)及其隨溫度壓力變化的規(guī)律，給出臨界原子間距，揭示非金屬－金屬相變的物理機(jī)制，獲得高壓下電子由局域化向非局域化轉(zhuǎn)變的基本規(guī)律。 研究交變電場(chǎng)中阻抗譜隨壓力的變化規(guī)律，確定介電常數(shù)對(duì)頻率、壓力、溫度的依賴關(guān)系；研究磁場(chǎng)中電導(dǎo)率、磁電阻、載流子濃度與磁場(chǎng)強(qiáng)度和壓力的關(guān)系以及它們之間的相互關(guān)系，觀察正常、反常磁阻隨 壓力的變化特征，探索壓致關(guān)聯(lián)效應(yīng)的物理機(jī)制。 預(yù)期目標(biāo)： 揭示高壓下 II－ VI 族化合物的電輸運(yùn)特性的物理機(jī)制， 詮釋高壓下電子馳豫、平均自由程、有效質(zhì)量的新內(nèi)涵，檢驗(yàn) 與發(fā)展已有的 電輸運(yùn)模型。 承擔(dān)單位：吉林大學(xué)， 燕山大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人：高春曉 經(jīng)費(fèi)比例： 18％ 超高壓下的 硼 碳 氮 化合物 主要研究?jī)?nèi)容： 針對(duì)二元 硼 碳、碳 氮 系統(tǒng)和三元 硼