高压下硝基甲烷结构演变：从头算方法揭示0-40GPa压力范围内的键长变化

本文主要探讨了"第一性原理研究高压下单轴压缩硝基甲烷的结构性质"这一主题，由董玉静和程新路两位作者合作完成。他们基于量子力学的从头算方法，对硝基甲烷（CH3NO2）在0到40个吉帕（GPa）的高压范围内的单轴压缩行为进行了深入研究。他们的工作重点在于分析硝基甲烷分子在不同压力下的键长变化，以此揭示固态硝基甲烷的结构特性如何随压力变化。 研究结果显示，在0到20GPa的压力范围内，硝基甲烷的键长变化较小，整体表现出相对稳定的状态。然而，在2至30GPa之间，随着压力的增加，分子经历了一段压缩过程，键长缩短。到了30GPa至40GPa的高压阶段，分子又经历了一个拉伸的过程，大部分键出现伸长现象，只有部分N-O键仍保持一定程度的压缩。 一项重要的发现是，C-H键在高压下的拉伸与其内部的动态行为密切相关。当压力达到30GPa时，H原子的电荷开始向C和N原子转移，这种电荷重分布导致C-H键的强度减弱，从而易于被拉伸。同时，甲基的旋转也起到了关键作用，它促使分子间的距离减小，进一步加剧了C-H键的伸展趋势。 通过这项研究，作者揭示了硝基甲烷分子在高压下单轴压缩条件下的结构响应，这对于理解高压下有机材料的性质变化以及设计新型高压催化剂或传感材料具有重要意义。该研究发表在《中国科技论文在线》上，被归类为首发论文，关键词包括硝基甲烷、从头算法、键长以及甲基，展示了作者们在理论计算化学领域的专业水平和细致研究。