北京时间08月26日消息，中国触摸屏网讯，    东京工业大学与美国太平洋西北国家实验室（PNNL）组成的研究组2016年8月19日宣布，通过实验和计算确认，电子化合物玻璃与以往玻璃具有大不相同的独特物理性能。在探讨12CaO·7Al2O3（钙铝石）电子化合物（C12A7：e-）玻璃的物理性能和结构时发现，化学组成不变，但只需要将3％的氧离子置换为电子，玻璃化转变温度（Tg）就会降低100度以上。

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    电子表现为阴离子的化合物群统称为电子化合物。人们虽对电子化合物作为新概念物质有兴趣，但因为没有在室温、空气中性质稳定的物质，所以物理性能的研究几乎无法取得进展。东工大于2004年成功合成了以电子置换12CaO·7Al2O3（C12A7）的氧离子的电子化合物C12A7：e-，这是第一种在空气中加热到高温也能保持稳定的电子化合物。

    在不含氧的环境下将C12A7：e-加热熔化，并快速冷却，便可以得到电子化合物玻璃。这种C12A7：e-玻璃含有与C12A7：e-晶体几乎相同的电子阴离子，因此与晶体一样呈黑色，但在室温左右几乎不导电。本次研究调查了C12A7：e-玻璃的玻璃化转变温度与电子阴离子浓度的关系。

    研究组使之与空气中的氧气反应，在确保电子不消失的情况下，进行差热分析，确定了Tg的结果：当电子浓度较低，在1020cm-3以下时，Tg约为830度；当为0.2×1021cm-3时为770度；提高到1021cm-3时为725度，Tg明显降低。1021cm-3的电子浓度相当于构成玻璃的氧离子（O2-）的3％置换成了电子。而不含电子的普通玻璃xCaO·(1-x)Al2O3（氧化钙与氧化铝双组分），x即使从0.55变到0.75，Tg的变化幅度也仅为65度。

    以第一性原理分子动力学进行的仿真显示，在2000K左右（1727℃）的温度下使晶体熔化，然后快速冷却至100K（-173℃）时，检测样本的比热达到峰值的玻璃化温度，电子化合物玻璃约为1150K（877度），不含电子阴离子的玻璃约为1250K（977度），含有电子阴离子的温度大约低了100度。这与在实验中观察到的Tg差一致。另外，观察组分原子的平均原子速度的温度变化发现，氧和钙在1300～1100K下速度开始骤降。这个温度相当于Tg，电子化合物玻璃的温度相对较低。

    液体结构冻结的温度（转移温度）等玻璃的物理性能，取决于玻璃网眼的组成成分（NWF）与截断成分（NWM）之比，也就是化学组分。通常的NWM是通过形成离子结合截断网眼结构来降低Tg。而电子化合物玻璃中的电子阴离子因远比离子更容易运动，会出现局部高温的状态，因此可以理解如果不降低温度，有可能不会产生整体结构被冻结的玻璃化转变。

    C12A7：e-可以使用通常的溅射法，在室温下制作出大面积的透明薄膜。这种薄膜的功函数像金属锂一样小，具有在空气中性质稳定的独特特点。利用这一性质，可探讨将其应用于有机EL用电子注入材料等用途。另外，除了此次发现的物理性能外，设想电子化合物玻璃可能还具大异原有常识的其他物理性能，今后在学术和应用两个方面的进展都将备受期待。

    本次研究是日本科学技术振兴机构（JST）战略性创造研究推进事业的一环。研究成果已于2016年8月24日（美国东部时间）在美国科学杂志《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》的网络速报版公开。

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