极端压力下的科学

新型晶体-非晶杂化材料的合成和表征具有挑战性。在这里，作者报告了通过对嵌套铜硫族化合物Cu施加高压制备嵌套有序-无序框架₁₂某人₄年代₁₃．

在铁基超导体家族中确定一个通用的磁性基态可能有助于提出一种通用的配对胶，用于这些有趣的材料中的非常规超导性。在这里，作者发现了一种反铁磁条序，它出现在高压BaFe2Se3中，作为超导的前兆，这表明来自条序的磁波动的存在可能是铁基超导体超导配对的关键。

氢化物在临界温度下的超导性发现(T_c)在室温附近受到密切关注。在这里，作者报告了超导的实验合成和发现T_c超过210 K的超氢化钙在160-190 GPa。

采用高压合成法稳定超导(Ba,K)SbO_3.，其性质为这类材料中超导性的起源提供了新的视角。

掌握材料在压力下的热导率对于管理热过程、理解热传输机制和潜在的技术应用是极其重要的。本文综述了该领域的技术发展、研究成果和科学意义。

铜酸盐超导体高压绝缘状态的观察为理解这些材料的超导机理提供了新的挑战。

水相图的测量揭示了一阶相变到面心和体心立方超离子冰相。前者被认为存在于冰巨行星的内部。

富氢化合物的高温超导性的发现刺激了进一步广泛的研究。在这里，作者报告了高压钇-氢体系的超导性，并给出了最高的预测T_c在二元化合物中。

碱金属在高压下会发生液-液转变，这是很难详细研究的。现在的数值计算表明，高压状态是电子液体，其中电子表现得像局域阴离子。

甲烷在宇宙中储量丰富，是重要的能量载体和基础研究的模型系统。在这里，作者测量了超临界甲烷在环境温度至冻结压力下的自扩散系数，发现了与先前模型预测不同的行为。

高压金刚石砧室实验表明，当纳米晶镍晶粒尺寸减小到3纳米时，由于位错硬化和晶界塑性的抑制，纳米晶镍的压缩强化增强。

陨石钻石和合成钻石相关材料包含各种复杂的纳米结构。本文通过系统的分级方法对这种结构复杂性进行了突出和分类，并讨论了金刚石相关材料的纳米结构和性能工程的前景。

固体氢在高压下越来越阻碍旋转，但对自旋异构体数量的影响还没有被直接探测。在这里，作者测量了高达兆巴的固体氢的核磁共振光谱，并观察到在70 GPa以上自旋1/2偶极体系的交叉昊图公司而且帕拉自旋异构体丢失了。

观察到氢可能在425 GPa附近转变为金属状态，使用环形金刚石砧单元产生所需的高压。

虽然金属玻璃有望具有可调谐结构，但这些很少被证明。在这里，作者结合了温度和压力，展示了稀土基金属玻璃在最近邻居原子壳之外的双向结构调整。

在金刚石砧槽施加2.8 GPa的压力时，发现cr掺杂的PbSe发生了拓扑相变。这使得室温下热电系数ZT为1.7。

固体氢的x射线衍射测量提供了氢的高压相和它们之间转变的晶体学信息，表明在带闭合和金属化之前，在压缩条件下发生了一系列等结构转变。

长期以来，氢金属化的预测一直吸引着高压物理学家。导电性和光谱测量现在显示，超过350 GPa的压力，氢开始以类似于半金属的方式传导。

物质的超离子态同时表现出液体和固体的某些性质。详细的数值模拟预测了氦和水混合物中的两个超离子相。

高熵合金为合金设计提供了新的概念框架，并能表现出具有技术应用吸引力的优异性能。作者研究了高熵合金CoCrFeAl中的压力诱导磁体积效应，并发现其起源于两个渐进的、实验可调的磁跃迁。

截至目前，全铁基高T_c超导体包含一个方铁晶格。在这里，Wang等报道了铁蜂窝晶格中伴随压力驱动的自旋交叉、平面内晶格坍塌和绝缘体-金属转变的超导现象。

氮是一个模型系统，在深层行星内部典型的压力和温度下仍然表现出未知的行为。在这里，作者通过脉冲激光加热金刚石砧单元和光学测量，探索了氮的金属化和非分子状态在先前未探索的领域超过1 Mbar和在2000-7000K。

在激光加热的双级金刚石单元中，可实现高达900千兆帕斯卡(900万个大气压)的压力，从而实现稀土的合成₇N_3.，并使用单晶x射线衍射对材料进行原位表征。

碱卤化物的化学稳定性使其在高压、高温实验中被用作惰性介质。在这里，NaCl和KCl意外地发现在激光加热的金刚石砧槽中与钇、镝和氧化铁反应，生成Y₂Cl DyCl Y₂ClC和Dy₂在~40 GPa和2000 K和FeCl ClC₂在~160 GPa和2100 K。

数值研究预测，在极高压力下的固体应该在量子力学效应的驱动下表现出结构变化。这些预测现在已经在镁中得到了验证。

石墨-金刚石杂化碳(Gradia)的发现，阐明了石墨如何转化为金刚石的长期谜题。石墨-金刚石杂化碳由石墨和金刚石纳米畴通过相干界面互锁而成。

作者在金刚石砧细胞中使用原位高压核磁共振波谱法表明，在所有观察到的h键环境中，无论化合物的结构如何，氢迁移率都有明显的最大。

平面己嗪离子环(N₆^{2- - - - - -})，之前被预测存在，现在已经由叠氮化钾(KN_3.)在45 GPa以上的金刚石砧室中激光加热;它仍然稳定在20gpa以下。相比之下，在30 GPa时，一个不寻常的N₂含-化合物，分子式为K_3.(N₂）₄是生产。

一项研究描述了金刚石副晶态的合成、结构表征和形成机制，为碳基材料家族添加了一种不寻常的金刚石形式。

在极端条件下对材料的研究可以揭示不同领域的有趣物理学，如凝聚态和地球物理。在这里，作者从实验和理论上研究了铌的高压-高温相图，揭示了以前未观察到的从体心立方相到正交相的相变。

化学元素在高压下的表现可能比在常温下的表现更符合它们的周期特性。作者报道了PH的合成过程_3.从黑磷和氢，和范德华化合物的结晶(PH_3.）₂H₂这填补了元素周期表中相邻元素的化学空白。

多孔分子晶体易于制造，但被认为具有有限的稳定性，因为它们受到非共价相互作用的束缚。在这里，一个由C₆₀酞菁对热、酸、碱和高压都具有稳定性。

绘制了ZIF-4和ZIF-62两种mof的同时高压高温相图。发现了结晶态、压力态和温度态以及液态，而熔化温度随着压力的增加而降低。

分子系统被预测在高压下转变为原子固体和金属;双原子元素碘和溴也是如此。在这里，作者获得了观察氯中解离所需的较高压力，通过不相称的相，并为金属化提供了证据。

富氢超氢化物是一种很有前途的高温超导体，仅在170 GPa以上的压力下才观察到。在这里，作者展示了CeH₉可以在80-100 GPa的激光加热下合成，其特征是具有稠密的三维原子氢亚晶格的包合物结构。

由于N-N键的能量性质，聚氮化合物被认为是很有前途的高能量密度材料。在这里，作者在高压下合成了三种铁氮化合物，包括FeN₄，其特征是[N₄²⁻］_n单位。

分子动力学模拟表明，在内核条件下，轻元素氢、氧和碳在固体铁中像液体一样高度扩散，导致地震速度降低。

我们关于地球内部化学成分的大部分知识主要是通过间接观察、实验和计算获得的，这些观察、实验和计算仅限于简单的成分。在这里，作者提出了对困在超深钻石中的包裹体的调查，作为一种关于地球内部化学状态的丰富信息的替代来源。

根据高压和高温实验，地震观测所得的内核密度和速度可以解释为有序的体心立方相和六方紧密堆积相的两相混合物

虽然“轻”元素(如S、Si、O、C和H)的存在可以解释地核的密度不足，但地核的确切组成仍然未知。本文探讨了外核和内核成分的可能范围及其意义。

根据分子动力学模拟，地球外核的碳含量在0.3%到2.0%之间，以及至少两种其他轻元素，符合观测限制，并可能使核心成为地球最大的碳库。

氢和氦的混合物可以被压缩到木星和土星内部的极端温度和压力条件下，揭示的不混溶性支持了木星内部分层的模型。

通过测定铂金属-硅酸盐的分配系数，作者发现在高压-高温条件下，铂在金属中的分配降低了。这一发现表明，地球的地幔很可能在核幔分异后立即富集铂。

在含水海洋的压力下，形成岩石的矿物质可能会溶解在行星的岩石-水界面，产生一个密度大于水的层，这应该被纳入模型。这里提供的MgO的实验数据与富含水的地球大小的行星有关，如TRAPPIST-1 c和f，以及天王星。

电导率实验和第一性原理模拟表明，在地球下地幔深层条件下，氢离子在FeOOH晶格框架中自由扩散，电导率迅速增加。

高压、高温实验表明，俯冲板块搬运的碳酸钙与富铁石榴石、石墨等产物发生氧化还原反应，可以解释上地幔铁含量升高的原因

根据700 GPa的动态压缩和x射线衍射FeO实验以及二元MgO-FeO相图的计算，大型类地系外行星的内部结构和流变性受到氧化铁相变的强烈影响。

钙和氧是地球地幔中丰富的元素，主要以氧化钙的形式存在。在这里，作者通过实验和计算表明，臭氧化钙(CaO_3.)稳定在下地幔特有的高压和高温下，这对地球深层化学有影响。

地震学提供有关地球深层地幔结构和组成的信息。然而，如果没有对深地幔矿物弹性性质的精确约束，地震数据集就无法完全解释。本文概述了目前用于研究典型地幔矿物弹性的技术。

同步加速器Mössbauer源光谱学用于揭示在地幔过渡区深度的冷俯冲板中赤铁矿仍然具有磁性，这与地球磁场反转期间磁极的位置有关。

海洋地壳的俯冲将大量碳酸盐引入地幔，促进了全球碳循环。在这里，基于高压-温度实验，作者提出了一个可逆的温度诱导转变文石到无定形碳酸钙_3.．

氧化铁普遍存在于地球深处，在极端的压力和温度下，具有不同于环境条件下的化学计量。在这里，高压同步加速器x射线光谱测量揭示了铁超氧化物中铁和氧的氧化状态，揭示了地球深处铁和氧的令人困惑的化学性质

铁已经被压缩到它在3-4个地球质量的类地系外行星核心所承受的压力，为假设的纯铁行星的质量-半径关系提供了实验约束。

在典型的地球下地幔温度和压力下，立方卡西欧_3.钙钛矿的强度和粘度低于桥锰矿和铁方石，为其在俯冲区的作用提供了线索。

实验表明，钙在桥锰矿中的溶解度随着地球下地幔深度的增加而增加，导致CaSiO的消失_3.钙钛矿和表明从双钙钛矿过渡到单钙钛矿域。

展示了惰性气体固体氩气和氖的纳米结构金刚石胶囊工艺，其中捕获的挥发性气体可以在不受常规高压容器限制的情况下维持其高压状态，为深入研究高压现象开辟了可能性。

对给定元素组成的亚稳态相的探索是一项数据密集型的任务。在这里，作者将第一性原理原子模拟与机器学习和高性能计算相结合，以便快速探索碳的亚稳态相。

x射线衍射测量固体碳压缩到大约2兆帕(约2000万大气压)的压力发现，即使在这些极端条件下，碳仍然保持钻石结构。

氢具有多个分子相，这对计算探索具有挑战性。作者开发了一种机器学习方法，从参考从头算分子动力学模拟中学习，推导出一个可转移的分层力模型，该模型提供了对高压相和H₂．

要达到超过400万大气压的静压是极具挑战性的，但对于研究在这些自然环境条件下存在的物质是必要的。在这里，环形设计的钻石砧被证明可以在一个钻石砧单元中维持超过600万个大气压。

在各种自然环境中都存在超过一百万大气压的极端静压，但在实验室中获得这样的压力仍然是一个挑战。在这里，作者开发了一种环形金刚石砧设计，允许在常规使用的金刚石砧单元中产生600 GPa(600万大气压)。

水冰中的氢原子，在海洋系外行星和冰冻卫星中可能存在的压力下，表现出仍然知之甚少的动力学。在这里,¹接近Mbar范围的H-NMR实验揭示了在冰VII转变为冰X之前和伴随的氢键的对称性。

尽管超离子水冰被预测存在于行星内部，但在实验上却难以确定。在水冰VII上的激光驱动冲击压缩实验现在证实了它的存在。