極限條件下的材料

Roberto+Bini

1792年J.Canton對水的壓縮性實(shí)驗(yàn)的成功開辟了人類對高壓物理的研究。隨著高壓試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，不僅壓強(qiáng)得到了提高，并且對物質(zhì)的壓縮性、熔化現(xiàn)象、力學(xué)性質(zhì)、相變等宏觀物理行為的高壓效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。高壓實(shí)驗(yàn)技術(shù)是從簡單的壓砧技術(shù)發(fā)展到多面頂技術(shù)。物質(zhì)在高壓相變的同時(shí)經(jīng)常伴隨著物理性質(zhì)的改變，因此高壓下各種物理性質(zhì)的測量常被用于高壓相變的研究。

由于在金剛石壓腔、分子動(dòng)力學(xué)模擬和沖擊壓縮等方面的技術(shù)突破，高壓材料研究在最近幾年取得了革新性的發(fā)展。高壓尤其與高溫一起，在改變物理和化學(xué)性質(zhì)的能力上，甚至是最簡單的分子材料，顯示出驚人的潛力。而在極限條件下研究不同現(xiàn)象和材料本身提供了研究基礎(chǔ)。這本專題著作將展示在這一領(lǐng)域的最新成果。

本書全部內(nèi)容共分為6章：1.引言，簡要介紹高壓實(shí)驗(yàn)科學(xué)的發(fā)展歷程以及其在分子晶體中的應(yīng)用前景；2.簡要的歷史考察，列舉了早期運(yùn)用機(jī)械力改變材料性質(zhì)以及現(xiàn)代高壓技術(shù)尤其是在化學(xué)領(lǐng)域的緩慢進(jìn)展；3.彈性和狀態(tài)方程，主要介紹分子晶體的彈性性質(zhì)，討論對高壓反應(yīng)機(jī)理起著重要作用的各向異性；4.高壓技術(shù)調(diào)研，主要介紹活塞裝置、對面頂壓機(jī)、砧高壓裝置和金剛石壓腔等方面內(nèi)容；5.高壓下化學(xué)反應(yīng)活性的原理，主要介紹壓力對化學(xué)平衡、化學(xué)反應(yīng)速率的影響以及高壓對環(huán)境和電子結(jié)構(gòu)的影響；6.分子晶體中的化學(xué)反應(yīng)，介紹以二氧化碳、甲酸和硫磺為代表的可逆反應(yīng)和以芳烴和雜芳族化合物為代表的不可逆反應(yīng)，通過現(xiàn)階段所研究的化學(xué)反應(yīng)嘗試尋找在分子結(jié)構(gòu)類似的體系中可能的相關(guān)性。

本書總結(jié)和收集了大量高壓下固體材料的化學(xué)反應(yīng)。鑒于分子晶體之間弱的分子間相互作用力使得其具有可壓縮性，作者把重點(diǎn)放在了對高壓敏感的分子晶體上。由于分子晶體在分子結(jié)構(gòu)和分子間作用力上的相似性，作者總結(jié)了高壓下它們相似的化學(xué)行為。與此同時(shí)，證實(shí)了固體狀態(tài)下的高壓化學(xué)反應(yīng)是高度集體行為。作者嘗試性地全面展示高壓化學(xué)現(xiàn)象，想以此促進(jìn)高壓化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。

本書適合對極限條件下的物質(zhì)性質(zhì)感興趣的年輕研究者，是對結(jié)晶相、結(jié)構(gòu)參數(shù)、分子勢能感興趣的化學(xué)家、物理家、地質(zhì)學(xué)家、礦物學(xué)家不可或缺的知識。endprint