Открыт металл с уникальным сочетанием электропроводности и оптических свойств

Mg₃Cl₇, синтезированный в лазерно-нагреваемой алмазной наковальне под высоким давлением и температурой, был идентифицирован как полярный металл, демонстрирующий генерацию второй гармоники (SHG). Автор: Юйцин Линь

Международная исследовательская группа под руководством Университета Байройта обнаружила металл, который сочетает электропроводность с внутренней полярностью. Это позволяет ему проявлять генерацию второй гармоники — оптический эффект, обычно наблюдаемый только в неметаллах. Открытие представляет особый интерес для сенсоров и электротехники.

Соединение хлорида магния (Mg₃Cl₇) нарушает традиционные правила металлического поведения. В то время как типичные металлы проводят электричество через «море» свободных электронов, проводимость в хлориде магния происходит через электроны, предоставляемые хлорид-ионами, что делает его анионным металлом. Этот механизм ослабляет обычное электрическое экранирование, характерное для металлов, и позволяет соединению сохранять постоянное внутреннее разделение зарядов — свойство, известное как полярность.

Удивительно, но этот полярный металл не только проводит электричество, но и при воздействии света излучает свет с удвоенной частотой. Такое редкое сочетание электропроводности, полярности и оптического удвоения частоты является не только необычным, но и чрезвычайно ценным для применения в электронике, сенсорах и энергетических системах.

«Очень захватывающе, что мы обнаружили металл, который не только проводит электричество, но и излучает свет неожиданным образом», — говорит доктор Юйцин Инь, ведущий автор исследования. — «Такое сочетание крайне необычно в природе и открывает совершенно новые перспективы для проектирования многофункциональных материалов».

Открытие было сделано под высоким давлением с использованием алмазной наковальни — инструмента, способного генерировать давления, сравнимые с теми, что существуют глубоко внутри планет. Используя интенсивные синхротронные рентгеновские лучи, команда смогла определить кристаллическую структуру хлорида магния in situ, поскольку материал существует только в экстремальных условиях.

«Мы только в начале», — отмечает профессор доктор Леонид Дубровинский, старший соавтор публикации. — «Принципы, которые мы раскрыли, предлагают новые способы мышления о химии и дизайне материалов. Наша работа показывает, что даже очень простые элементы, такие как магний и хлор, в правильных условиях могут образовывать совершенно неожиданные структуры с уникальными свойствами».

Исследование подчеркивает, как исследования под высоким давлением продолжают раскрывать удивительное поведение, казалось бы, обычных элементов и соединений.