10999.碳氫化合物在高壓下的物性研究

1、UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor，Sdegree’The囊P’roperties毒ofAromaticHydrocarbon。M‘ateri、al—SunderHighPressu、re：：Con‘ditions摘要高壓己經成為現(xiàn)代科學的一門重要的技術手段，在物理學、化學、材料科學、地球科學等領域中獲得廣泛的應用和發(fā)展。在碳氫化合物中，芳香烴化合物

2、由于具有獨特的結構和優(yōu)異的物理化學性質是近年來人們關注和研究的熱點。以芳香烴化合物為基本單元可以制備出許多不同結構的新型功能材料，其結構、性質與苯環(huán)單元間的相互作用、成鍵等因素密切相關。另一方面，壓力作為除溫度外的另一種條件，對物質的各種性質都存在著不同程度的影響。高壓可以有效改變分子間距離，影響其相互作用及成鍵形式，從而引起物質組成結構(晶體結構、分子結構、原子排列方式)的變化，進而造成材料的能帶結構、電子排布、電子軌道結構、電子態(tài)密

3、度等性質的一系列變化。因此，在高壓下對材料的物性開展研究就顯得非常重要。在實驗蓬勃發(fā)展的同時，相關理論工作也取得了較大的發(fā)展。例如基于密度泛函理論計算和模擬，不僅能解釋一些實驗觀測結果，而且還能給出一些有意思的理論預測。本論文采用金剛石對頂砧高壓裝置，利用高壓拉曼光譜實驗技術，對幾種典型直鏈碳氫化合物萘和蒽的高壓行為進行了系統(tǒng)的研究。同時，結合基于密度泛函理論的第一性原理方法，研究了萘、蒽和二萘嵌苯在高壓下的晶格常數(shù)、能帶結構、能隙和電

4、子態(tài)密度隨壓力的變化關系。主要結果如下：(1)利用高壓拉曼光譜實驗對多環(huán)芳香烴體系中的萘的高壓結構和相變情況進行了研究。我們的研究提供了萘分子振動模式隨壓力的變化關系。結果表明，在壓力增加到215GPa時，萘在靜水壓情形下沒有相變發(fā)生。隨著壓力的增加，萘分子的晶格振動峰在整個壓力區(qū)間發(fā)生了比較明顯的藍移，各個振動峰的強度隨著壓力的增加而緩慢減小。在壓力達到111GPa，樣品的熒光信號急劇增強，進一步增加壓力到171GPa時，只有位于10

5、5cm～，150cm1，195cm1，231cml，765cm～，779cm～，1029cm～，1402cm～，和1458cmo能觀測到，其他的峰都被樣品的熒光信號給覆蓋了。結合以前的研究發(fā)現(xiàn)，在晶格振動區(qū)域，只有位于105cm～，150cm1，195cml和231cml能被探測到，另外位于105，195，和1000cml處的峰是首次發(fā)現(xiàn)。其次，實驗數(shù)據(jù)同時表明隨著壓力的增加，所有晶格振動頻率隨壓力增加呈現(xiàn)明顯減慢的趨勢，這可能是因為高