1研究背景

鋁（Al），作為地殼中含量最豐富的金屬之一，因其出色的電導性、熱導性以及延展性，在航空、汽車、先進能源存儲等領域有著廣泛的應用。在高能量密度材料（HEDMs）的背景下，活性鋁的加入可以顯著提升爆炸性能，通過影響材料的形貌、表面界面和物理化學性能。然而，鋁在常溫下易氧化生成氧化鋁（Al2O3），這一氧化產物可能對含鋁材料的性能、環境友好性和穩定性產生正面或負面的影響。因此，深入理解鋁氧化物的性質顯得尤為重要。除了常見的Al2O3，鋁還能形成多種不同化學計量比的氧化物，展現出在不同環境條件下形成多樣氧化物相的潛力。其中，鋁（II）單氧化物（AlO）作為一種罕見且引人入勝的化合物，因其獨特的+2價氧化態而備受關注。在高溫高壓條件下，鋁燃燒并與周圍氧氣反應生成Al2O3，后者可能進一步解離成AlO。盡管AlO在氣相中已被檢測到，例如在含能材料中鋁的燃燒過程以及恒星吸收光譜中，但作為固體的AlO尚未被觀察到。這種稀有性及其獨特的氧化態使得AlO成為研究的熱點，尤其是在其潛在的固態晶體結構方面。此外，與鋁相似，鑭系元素主要以三價形式存在，但許多鑭系（II）單氧化物已被觀察到在固態中穩定存在，并在高壓條件下進行了研究。這表明，在適宜的條件下，鋁也可能形成穩定的固態AlO結構。因此，探索固態AlO對于理解含鋁材料和豐富鋁單氧化物（AlO）的晶體庫具有重要意義。

2成果簡介

在這項研究中，研究人員利用粒子群優化（PSO）技術和密度泛函理論（DFT）計算，預測了鋁單氧化物（AlO）的四種新結構，并研究了它們在不同壓力條件下的穩定性、力學、電子和拉曼性質。研究發現，這些新結構根據其對稱性和鍵合特性，在壓力下表現出不同的穩定性和性質。在常壓下，oP-AlO（空間群Imm2）是最穩定的結構，而h-AlO（空間群R3?m）結構在3 GPa以上變得最穩定，并在此壓力范圍內保持穩定。h-AlO結構因其在不同Wyckoff位置的鋁原子之間的不同鍵合相互作用而脫穎而出，特別是由Al-II原子形成的菱形排列，導致了其電子結構中的Dirac錐，對壓力不敏感。相比之下，m-AlO（空間群C2/m）、oP-AlO和oD-AlO（空間群I/mmm）結構在壓力下經歷了一級相變，伴隨著顯著的結構變化和Al-O鍵的不連續性。特別是oP-AlO和oD-AlO結構，在這些轉變期間表現出不穩定的轉變。此外，研究人員還討論了預測結構的振動特性，這些顯著差異有助于未來通過拉曼光譜實驗識別。

3圖文導讀

4小結