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金属化现象

高压下物质从非金属态变成金属态的现象

金属化现象（metallized phenomena）是指高压下物质从非金属态变成金属态的现象。1925年英国物理学家J.伯纳耳提出：任何材料在足够大的压力下都可能变成金属。这是高压所产生一种特有的相变。近代高压物理的发展，证明了它的正确性。相应的相变压力称为金属化压力。金属化的特点是相变后的物质的电阻率降低几个数量级，电阻率的温度系数从相变前的负值变为相变后的正值。

早期研究
早期金属化相变的研究，主要在相变压力范围较低的半导体金属化相变领域。随着高压技术的发展，进入了百万大气压的研究范围，超高压下绝缘体金属化相变乃至超导的研究已成为高压物理的前沿课题，其中金属氢的问题更引人注目。双原子分子晶体，如碘﹑氧﹑氮﹑氢等物质的金属化相变研究不断取得进展。碘在16吉帕时电阻急剧下降，发生金属化，但此时仍为分子相。当压力升至21吉帕时，才发生分子拆键相变成为原子金属相。氧在95吉帕左右有金属化相变，并成为超导转变温度Tc=0.5K的超导体。根据理论预言，氮的金属化相变压力在300吉帕以上，氢的金属化相变压力更高。硼在160吉帕金属化，在175吉帕时成为Tc=6K的超导体，250吉帕时的Tc=11.2K。硫在90吉帕金属化，成为Tc=5K的超导体，150吉帕时的Tc=17K。离子晶体碘化铯在115吉帕金属化，继而在180吉帕成为超导体，最高超导转变温度为2K。
理论诠释
根据能带理论，发生金属化的根本原因是：压缩过程中直接或间接能隙闭合，价带和导带重叠，导带中可能出现电子，价带中形成空穴，从而导致了金属导电性。另外，根据金属电子论，金属的特征就是存在自由电子，它将形成金属的光学性质和行为，如用德鲁德自由电子模型来表征，从而可从实验判断常规金属特征。但最直接的证据还是电阻率的测定。
典型实例
低温下固化的惰性气体在足够高的压强下会发生金属化转变，是这种转变的典型例子。例如，Xe的5d电子和6s电子对应的能带在高压下就会发生交叠。1968年M.罗斯首先用冲击波技术观察到这种转变，1979年有人利用一种变型的金刚石高压砧用静压方法实现了Xe的金属化转变，他们估计转变压强大约是33吉帕。
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