PRL：北京高压科学研究中心合成新型化合物Sn3Se4

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在Sn-Se二元体系中，人们通常只观测到SnSe和SnSe2两种化合物。北京高压科学研究中心的李阔研究员及香港大学的陈粤教授通过理论预测及高压实验合成了此二元体系的另一新型化学组成的化合物-Sn3Se4。相关结果发表于近期的《物理评论快报》上。

压力作为一个新的维度，通过改变原子间距，电荷分布，从而改变物质的结构，形成具有新性质的高压相。近几年来的理论研究和实验表明，在高压条件下，压力还可以改变元素的化学配比，从而形成经典化学中不可能的化合物。比如Na-Cl, Ca-C等体系中新型化合物的发现，惰性气体化合物，Ar(H2)2， Na2He等等的发现突破了人们对原有化学知识的认知。这些在常压条件下不可能存在的化合物，在高压下都能被合成并稳定存在。

常压条件下，Sn原子表现为+2，+4价态，Se原子表现为-2价。因此Sn-Se二元体系中，在常压下人们观测到的化合物是SnSe或SnSe2。“我们知道高压是一个新的维度，高压下呈现的是一个未经探索的全新物质世界和全新物质科学。这里我们关注的是在Sn-Se二元体系中是否存在Sn2Se3等其它新型的化合物”北京高压科学研究中心的李阔研究员说道。

在此想法的推动下，此研究团队先通过理论计算来预测Sn-Se体系在高压下能够稳定存在的化合物。SnSe如之前实验观测到的一样会发生结构相变，而SnSe2在大约20万大气压时可能已发生分解。除此之外，此研究团队意外地发现了新化学配比Sn:Se = 3:4的化合物Sn3Se4能在10万大气压的条件下稳定存在。并且Sn3Se4相对于SnSe及SnSe2的层状结构具有更致密的结构—Th3P4型结构—碱金属族及第IV族元素形成的化合物的典型代表。具有此晶体结构的化合物往往表现出高的硬度，好的热传导及铁电性等优良性能。

在理论预测的启发下，王丽娟博士与李阔研究员借助金刚石压砧激光加温技术来尝试合成理论预测的新型化合物—Sn3Se4。在大约16万大气压，925摄氏度的条件下，用X射线衍射数据证实了这一新化合物的合成。“Sn3Se4的成功合成可以帮助人们探索第四-第六主族元素形成的更多的新型化合物，”李阔评价道。

“理论计算显示貌似稳定的Sn3Se2可以在大约30万大气压条件下存在，然而由于此相能够存在的压力范围太窄，使其很难在实验上合成。因此相对大的稳定压力范围是成功合成Sn3Se4的关键”，王丽娟博士解释道。

另外研究小组还计算了Sn3Se4的电子结构，他们发现相对于半导体的SnSe及SnSe2，Sn3Se4表现出金属的性质，并且在低温下转变为超导态。

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