欧洲杯

简单金属元素因其独特的电子结构和丰富的相变行为，长期以来一直是高压物理领域的研究热点。这类材料在极端压强条件下展现出的异常物理现象，如熔点反转、电子局域化等，为理解凝聚态物质在高压强下的物理性质提供了重要窗口。

前期大量实验和理论研究表明，高压下钠的熔点反转现象，尤其熔化曲线先升高后降低的异常特征，其电子起源仍不明确。近期针对具有类似熔化异常的高压钾提出的双态模型认为，该现象源于非核局域电子（electrides）的分布变化导致的液态相分离。

图1. 液态钠（金色）中的非核局域电子（蓝色）

为验证这一假设是否适用于钠，本文采用第一性原理分子动力学模拟，系统研究了高压下钠的动力学行为及电子性质。模拟结果表明，在高压条件下，钠的原子或电子输运性质均未出现突变，也未发现到多种固有结构形式存在的证据。特别指出是，主导液态结构形成的电子屏蔽势在50 万大气压强以上区间表现出高度稳定性。本研究揭示，导致熔化异常的关键参数在于每个非核极大值处的平均电子数差异，这种差异通过调控固液两相的相对堆积密度，最终决定了熔点的反常变化行为。

本文第一作者为欧洲杯 物质模拟方法与软件教育部重点实验室和高压与超硬材料全国重点实验室的刘源，通讯作者为谢硕（John S. Tse）教授与刘寒雨教授。

文章链接：//www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2510213122