金屬化現象

早期金屬化相變的研究，主要在相變壓力範圍較低的半導體金屬化相變領域。隨着高壓技術的發展，進入了百萬大氣壓的研究範圍，超高壓下絕緣體金屬化相變乃至超導的研究已成為高壓物理的前沿課題，其中金屬氫的問題更引人注目。雙原子分子晶體，如碘﹑氧﹑氮﹑氫等物質的金屬化相變研究不斷取得進展。碘在16吉帕時電阻急劇下降，發生金屬化，但此時仍為分子相。當壓力升至21吉帕時，才發生分子拆鍵相變成為原子金屬相。氧在95吉帕左右有金屬化相變，併成為超導轉變温度T_c=0.5K的超導體。根據理論預言，氮的金屬化相變壓力在300吉帕以上，氫的金屬化相變壓力更高。硼在160吉帕金屬化，在175吉帕時成為T_c=6K的超導體，250吉帕時的T_c=11.2K。硫在90吉帕金屬化，成為T_c=5K的超導體，150吉帕時的T_c=17K。離子晶體碘化銫在115吉帕金屬化，繼而在180吉帕成為超導體，最高超導轉變温度為2K。 ^[1] 

根據能帶理論，發生金屬化的根本原因是：壓縮過程中直接或間接能隙閉合，價帶和導帶重疊，導帶中可能出現電子，價帶中形成空穴，從而導致了金屬導電性。另外，根據金屬電子論，金屬的特徵就是存在自由電子，它將形成金屬的光學性質和行為，如用德魯德自由電子模型來表徵，從而可從實驗判斷常規金屬特徵。但最直接的證據還是電阻率的測定。 ^[1] 

低温下固化的惰性氣體在足夠高的壓強下會發生金屬化轉變，是這種轉變的典型例子。例如，Xe的5d電子和6s電子對應的能帶在高壓下就會發生交疊。1968年M.羅斯首先用衝擊波技術觀察到這種轉變，1979年有人利用一種變型的金剛石高壓砧用靜壓方法實現了Xe的金屬化轉變，他們估計轉變壓強大約是33吉帕。 ^[2]