據吉林大學消息：吉林大學超硬材料國家重點實驗室馬琰銘教授與德國馬普所Eremets 教授和瑞士蘇黎世高工Oganov教授等科學家合作，在高壓下堿金屬鈉的結構相變研究上取得突破性進展，發現金屬鈉在200萬大氣壓轉變為“透明”的寬帶 隙絕緣體。這一成果發表在3月12日最新一期的《自然》（Nature）雜志上（DOI:10.1038/nature07786）。
　　學術界一直認為：高壓可以有效縮短材料的原子間距，導致材料的價帶和導帶展寬，進而使絕緣體（或半導體）的價帶和導帶發生重疊，發生絕緣體 --金屬相變，或使金屬的價帶和導帶重疊程度進一步增大。馬琰銘教授及其合作者發現，金屬鈉在高壓下竟然轉變為寬帶隙絕緣體，這一發現對經典高壓理論提出 了挑戰，為高壓理論的進一步發展帶來了契機。
　　馬琰銘教授首先從理論上預言：堿金屬鈉在超高壓下將轉變為寬帶隙的絕緣體，絕緣體鈉具有簡單而獨特的晶體結構——c軸高度壓縮的雙六角密堆 結構。這是第一次在元素單質中發現這種結構。通常，堿金屬在高壓下會發生電荷轉移。鋰的s電子轉移到了p軌道，鉀，銣和銫的s電子轉移到了d軌道，而鈉的 電荷轉移非常特殊，其s電子卻轉移到了p和d軌道，p和d電子的雜化形成了鈉的雙六角密堆晶體結構。令人驚奇的是：絕緣體鈉的芯電子云之間發生了高度交 疊，鈉原子的所有價電子受芯電子排斥而高度局域在晶格間隙之中，這些在間隙中“凍結”的價電子完全失去了自由電子的特性，使金屬鈉變成了絕緣體鈉。絕緣體 鈉的電子特性與最近發現的新型電子化合物Electride非常相似，陽離子鈉處于晶格的格點上，晶格間隙中高度局域的價電子扮演著陰離子的角色。此時芯 電子對原子間化學成鍵產生了重要影響，從而導致了反常的壓致金屬—絕緣體相變。
　　合作者德國Eremets教授課題組利用高壓原位光學測量、高壓同步輻射X射線衍射和高壓拉曼實驗證實了馬琰銘教授理論預言的金屬—絕緣體相變。
　　該工作由吉林大學、德國馬普所、瑞士蘇黎世高工、美國芝加哥大學等單位合作完成，吉林大學超硬材料國家重點實驗室是第一作者和通訊作者單位。該研究工作得到了科技部973計劃的資助。