郭永庆
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冯旺军
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李翠环
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陈映杉
材料科学与工程学报
粉末反应中MgB2成相过程可分三步完成：两种粉粒由于热运动接触碰撞,做反相微幅受迫振动,形成MgB2成相区;两个硼原子接近,价轨道发生sp2杂化,反应生成B2,镁原子的两个3s价电子自旋相反且成对填入B2的π轨道形成π键生成MgB2,此即MgB2初始晶核。初始晶核有不对称的电场分布和四个外露半满杂化电子轨道;初始晶核分别沿a和c三个轴六个方向接近反应,生长成单晶晶粒。晶粒表面的外露半满杂化电子轨道、镁离子和电子的局域电场可能将相邻晶粒中的晶格周期性接通,形成库伯对穿过晶粒界面的通道;不同晶面中的两种化学键可能导致两种费米分布、两种库伯对和双能隙。利用初始晶核顺磁性和晶粒表面局域电子,对成相过程可做进一步试验检验。
关键词:
MgB2
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sp2杂化
,
晶核
,
晶核生长
郭永庆
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冯旺军
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李翠环
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陈映杉
低温物理学报
根据镁和硼的基本化学性质、杂化轨道理论、前线轨道理论和粉末反应理论,分析了粉末反应中MgB2晶核的形成及生长过程.这一过程可分为三步完成：1.两种粉粒碰撞接触后,做反相微幅受迫振动,这种振动产生晶核的形成及生长区;2.两个硼原子相遇,价轨道经sp2杂化后形成B2,镁原子的两个3s价电子填入B2的π轨道形成π键,生成MgB2,此即MgB2初始晶核;3.初始晶核以确定的杂化轨道平面方向,分别沿c轴和a轴相互接近反应,形成晶核沿a和c三个轴六个方向的生长,B2的π键演化成共轭大π36键,镁处于硼层的六角中心,最终形成MgB2单晶晶粒.固-液界面处更有利于较大晶粒的形成.合成温度较高时晶粒较大,由初始晶核可能会形成MgB4和MgB7等.
关键词:
MgB2
,
sp2杂化
,
晶核
,
晶核生长
