上海交大物理系博士生在顶级学术刊物发表论文

交大物理系孙弘教授研究小组博士生周玮同学最近在物理学领域顶级刊物 Physical Review Letters上发表科研论文(Soft Bond-Deformation Paths in Superhard γ-Boron，Phys. Rev. Lett., vol.105, p.215503 (2010))。论文采用第一性原理方法计算研究了硼元素材料中硼原子共价键可能存在的软化现象。

由于轻元素硼、碳、氮等可形成强度高和方向性强的原子共价键，这些轻元素是构造超硬材料的重要元素。但硼元素比较奇特，硼原子外层只有三个价电子，硼原子既可以两两形成二中心的共价键，也可以在三个构成等边三角形的硼原子中形成三中心键。近年来研究发现利用硼原子二中心和三中心原子键的混合结构可以形成结构更加稳定的硼纳米材料，如硼膜（a-sheet）、硼富勒烯（B80）、硼纳米管（a-nanotube）和硼纳米带（a-nanoribbon）等等。但从未有人研究过硼原子三中心键对硼元素材料结构强度和结构变化的影响。

周玮博的计算研究发现，有些硼元素材料在结构形变时，一些硼原子的二中心共价键可以先转化为三中心键，然后再转化为新的二中心共价键，完成材料结构相变。由于在整个结构形变过程中硼原子的二中心共价键并未实际断裂，二中心键和三中心键都是能量较低的构形，所以材料的形变很容易发生。在这些硼元素材料中硼原子的二中心共价键失去原有的强度高和方向性强的特性，发生软化，变得像金属键一样具有很大的塑性。研究工作加深了我们对硼元素原子键的认识，也可能对研究其它硼元素材料和纳米结构的强度提出新的思路。