1月10日，伦敦玛丽女王大学的一项突破性研究揭示了堇青石热稳定性背后的秘密，该成果发表在“Matter”期刊，而研究团队也计划研究其他硅酸盐矿物，并将他们的发现扩展到合成材料，这也将对需要热稳定性的行业带来重大变革。

论文地址：DOI：10.1016/j.matt.2024.101943

堇青石以优异的热稳定性（温度变化时尺寸变化极小）而在众多应用领域占据C位。从承烧窑具到催化载体，从光刻机移动平台再到太空光通信用反射镜，不同性能、等级的堇青石产品被开发成为难以替代的高附加值产品。但是，堇青石的热稳定性特性被业界解释为其特有的晶体结构、键合特性以及由此产生的独特物理现象共同作用的结果，长期以来没有足够清晰和完备、定量的认识。

研究团队采用了先进的晶格动力学和分子动力学模拟，利用可转移力场来模拟不同热条件下堇青石的原子结构。模拟准确地再现了实验数据，提供了对矿物在低温和高温下行为的深入了解。论文第一通讯作者，伦敦玛丽女王大学凝聚态物质与材料系首席研究员DOVE教授表示，“我们的研究表明，堇青石的异常热膨胀源于原子振动和弹性之间令人惊讶的相互作用，其作用就像三维铰链，有效地抵消了许多热效应——这种抵消机制解释了为什么堇青石在两个方向上表现出小幅正膨胀，而在第三个方向上表现出小幅负膨胀。”总结来说，这是一种力量的微妙平衡。

本次研究开发的方法将原子振动模拟与弹性模型相结合，可以直接应用于其他各向异性材料，为筛选特定应用的潜在候选材料提供了一种经济高效的方法。DOVE表示，这种材料研究方法可以快速预测这些特性，显着减少对昂贵且耗时的实验程序的依赖。

编译整理 YUXI