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　　零面壓縮材料的微觀結(jié)構模型非常復雜，通過壓力下晶格中結(jié)構基元的耦合扭轉(zhuǎn)直接投影到一個平面上，兩個方向的零壓縮性通常相互糾纏在一起，調(diào)控異常困難。中國科學院理化技術研究所研究團隊受復合材料中正交編織模型的雙向交叉波紋（BDCC）結(jié)構能實現(xiàn)高力學強度的啟發(fā)，提出了通過構建原子尺度的BDCC結(jié)構來實現(xiàn)零面壓縮性。研究人員先構筑波紋結(jié)構實現(xiàn)一維方向上的零壓縮性，再將這些帶狀波紋結(jié)構進行雙向交叉（即正交編織）排列，通過兩個方向上力學性質(zhì)的單獨調(diào)控，最終實現(xiàn)零面壓縮性。該研究利用這種結(jié)構調(diào)控設計策略，在晶體數(shù)據(jù)庫中進行了大規(guī)模結(jié)構搜索，利用高壓同步輻射實驗發(fā)現(xiàn)了具有獨特BDCC結(jié)構的零面壓縮銅基化合物Cu2GeO4。Cu2GeO4的零面壓縮性低至1.58(26) TPa-1，具有優(yōu)異的抗壓能力，在已發(fā)現(xiàn)的零面壓縮材料中壓力范圍最寬。高壓拉曼測試結(jié)合第一性原理計算，揭示Cu2GeO4的零面壓縮性來自于壓力下[CuO2]∞條帶中[CuO4]基團正常的收縮效應與[CuO4]-[CuO4]二面角打開的反常膨脹效應之間的巧妙平衡。在Cu2+離子中，壓力下電子從dx2-y2成鍵軌道向非鍵dz2軌道轉(zhuǎn)移，增強了相鄰[CuO4]基團之間的排斥力，是[CuO4]-[CuO4]二面角打開這一反常膨脹效應的驅(qū)動力。

　　該工作提出的利用BDCC結(jié)構先一維方向單獨調(diào)控再多維復合的結(jié)構設計策略為反常力學響應材料的結(jié)構設計和新材料探索提供了全新且簡便的途徑。研究發(fā)現(xiàn)的Cu2GeO4是一種罕見的零面壓縮材料，有望為深海、深地等極端、復雜環(huán)境下精密信息傳輸、信號探測穩(wěn)定性和靈敏性提升提供基礎功能材料。

　　相關研究成果以Realizing Persistent Zero Area Compressibility over a Wide Pressure Range in Cu2GeO4 by Microscopic Orthogonal-Braiding Strategy為題發(fā)表在《德國應用化學》上。研究工作得到國家自然科學基金的支持。

零面壓縮材料Cu2GeO4中微觀正交編織策略示意圖