太好了！研究绝缘子和半导体中极化子的新方法诞生

牛津大学科学家提出了一种建模极化子的新方法，极化子是一种准粒子，物理学家通常用它来理解固体材料中电子与原子之间的相互作用。其新方法研究发表在《物理评论快报》上，将理论建模与计算模拟相结合，从而能够在广泛的材料中深入观察这些准粒子。从本质上讲，极化子是由电子组成的复合粒子，电子被声子云(即晶格振动)包围。这个准粒子比电子本身还重，由于它的质量很大，有时会被困在晶格中。

极化子提供电流，为多种技术工具提供动力，包括有机发光二极管和触摸屏。因此，了解它们的特性至关重要，因为这有助于开发下一代用于照明和光电子的各种设备。进行这项研究的团队负责人费利西亚诺·朱斯蒂诺(Feliciano Giustino)教授说：以前对极化子的研究依赖于理想化数学模型。这些模型对理解极化子的基本性质非常有用，但它们没有考虑到原子尺度上材料的结构，因此当试图研究实际应用的真正材料时，它是不够的。

研究的想法是开发一种计算方法，使对极化子的系统研究具有预测精度。Giustino团队设计的方法是基于密度泛函理论，这是目前最流行的工具，预测材料建模和设计使用量子力学。基于这一理论研究极化子时遇到的主要挑战之一是所需的计算资源(CPU小时)与要模拟原子数的三次方成正比。换句话说，如果一个人在研究两个每单位细胞有10个和20个原子的晶体，那么研究第二个晶体所需的计算时间，将是研究第一个晶体所需时间的8倍。

由于许多极化子的尺寸为1-2纳米，因此研究这些系统的计算需要至少包含3000 - 5000个原子的模拟单元。然而目前计算能力将难以维持这样的模拟，即使使用现代超级计算机，研究这些系统所需的许多计算中的每一个都需要数周时间。该研究的第一作者翁洪萧(Weng Hong Sio)解释说：研究是想试图利用所谓的密度-功能微扰理论的进步，使这一过程更有效。在不深入研究细节的情况下，能够将在大型模拟单元中对极化子进行一次计算的问题。

转变为在晶体最小单元中进行多次计算的更简单的问题，这一战略开辟了以前无法企及的新可能性。Giustino团队设计的方法，可以用来描述大和小的极化子。例如在研究中，研究人员展示了如何用它来计算LiF和Li2O2化合物中极化子的波函数、形成能和光谱分解。利用模拟方法，发现电池中使用简单盐和金属氧化物中的极化子，具有比之前该领域研究表明的更丰富的内部结构。

例如，在典型的氟化锂盐中，人们以前认为极化子是由电子和长光子声子之间的相互作用产生。也就是说晶格振动负责晶体的介电响应，研究发现，这并不是唯一涉及到的声子，电子和压电声子之间的相互作用(即负责压电的振动)也很重要。Giustino团队所收集的观测结果改变了目前对四价锂盐中极化子的看法，这是一个非常简单的系统。将该方法应用到更复杂的系统中，可以揭示出更丰富的结构。

最终增强目前对其性能的理解，并为开发具有定制极化性能的新材料提供信息。在未来研究中，研究人员计划用他们的方法研究其他材料，以便进一步评估其预测能力，更好地理解其他技术上重要的材料。进一步研究极化子功能是很重要的：因为现在知道可以计算极化子的最低能量结构，但是不知道如果极化子受到静电、磁场或电磁辐射会发生什么，此外与实验小组的密切作用将是将这些发现转化为应用的关键。

为什么分子中含有羟基和碳碳双键就不能形成苯环

苯环是一个闭合的共轭体系，六个碳原子的π电子云分布是一样的，所以多个碳原子之间没有区别，都是相同的。

苯环是一个闭合的共轭体系，六个碳原子的π 电子云分布是一样的。但当苯环上有一个取代基时，取代基会改变苯环的电子分布，使分子极化。诱导效应和共轭效应都能产生这种分子极化。不仅使苯环的电子云密度增加或降低，而且还决定了苯环上各个位次电子云密度分面情况。

苯环分子式为C6H6，不饱和度是4，相对分子质量为78

苯环是最简单的芳环，由六个碳原子构成一个六元环，每个碳原子接一个 基团，苯的6个基团都是氢原子。

苯环是由6个sp2杂化碳原子通过σ键和π键构成平面正六边形的碳环。苯分子中6个碳原子各以3个sp2 杂化轨道分别跟相邻的两个碳原子的sp2杂化轨道和氢原子的1s轨道重叠，形成6个碳碳σ键和6个碳氢σ键。两个sp2杂化轨道的夹角是120°，正适合6个碳原子处于一个平面上，形成一个正六边形的苯环。苯环上6个碳原子各有一个未杂化的2p轨道，6个2p轨道的对称轴都垂直于环的平面，并从侧面相互重叠，形成一个闭合的π键。它均匀地对称分布在环平面的上方和下方。通常把苯的这种键型叫做大π键。苯分子中π键电子云完全平均化，使苯环中每个碳碳键的键长和键能都是相等的。这就说明苯分子的对称性和稳定性。苯环的主要化学特性是环平面上下的π键电子容易受到亲电试剂的进攻，结果通常发生环上的 取代反应。由于苯环较稳定，较难发生环上的加成反应。

是相同的。

物体传导电流的能力叫做导电性。各种金属的导电性各不相同，通常银的导电性最好，其次是铜和金。固体的导电是指固体中的电子或离子在电场作用下的远程迁移，通常以一种类型的电荷载体为主，如：电子导体，以电子载流子为主体的导电；离子导电，以离子载流子为主体的导电；混合型导体，其载流子电子和离子兼而有之。除此以外，有些电现象并不是由于载流子迁移所引起的，而是电场作用下诱发固体极化所引起的，例如介电现象和介电材料等。

物体导电的能力：一般来说金属、半导体、电解质溶液或熔融态电解质和一些非金属都可以导电。非电解质物体导电的能力是由其原子外层自由电子数以及其晶体结构决定的，如金属含有大量的自由电子，就容易导电，而大多数非金属由于自由电子数很少，故不容易导电[1]。石墨导电，金刚石不导电，这是由于它们的晶体结构不同造成的。电解质导电是因为离子化合物溶解或熔融时产生阴阳离子从而具有了导电性。

中文名

导电性

外文名

electric conductivity

意义

物体传导电流的性质

材质

部分金属、半导体、电解质溶液

快速

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不导电体固体分析导电参数

理论

最早的金属导电理论是建立在经典理论基础上的特鲁德一洛伦兹理论。假定在金属中存在有自由电子，它们和理想气体分子一样，服从经典的玻耳兹曼统计，在平衡条件下，虽然它们在不停地运动，但平均速度为零。有外电场存在时，电子沿电场力方向得到加速度a，从而产生定向运动，电子通过碰撞与组成晶格的离子实现能量交换，而失去定向运动，因此在一定电场强度下， 有一平均漂移速度l[2]。根据经典理论，金属中自由电子对热容量的贡献应与晶格振动的热容量可以相比拟，但是在实验上 并没有观察到，这个矛盾在认识到金属中的电子应遵从量子的费米统计规律以后得到了解决。正是为了解决这个矛盾，结合量子力学的发展，开始系统研 究电子在晶体周期场中的运动，从而逐步建立了能带理论。按照能带理论，在严格周期性势场中运动的电子， 保持在一个本征态中，电子运动不受到“阻力”，只是当原子振动、杂质缺陷等原因使晶体势场偏离周期场， 使电子运动发生碰撞散射，从而对晶体中电子的自由程 给出了正确的解释。

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