1962年，加拿大的英國化學家巴特利特（Bartlett）成功合成了第一種惰性氣體化合物——六氟合鉑酸氙（XePtF6），從而實質性地開啟了稀有氣體化學的研究大門，氟因此被譽為“打開稀有氣體化學大門的鑰匙”。自此以后，科學界開始積極探索稀有氣體氟化物的合成與性質，并相繼成功合成了大量的稀有氣體氟化物，如二氟化氙（XeF2）、四氟化氙（XeF4）和六氟化氙（XeF6）等。稀有氣體的化學性質，包括其與氟形成化合物的能力，使其在化學、材料科學相關技術領域展示了廣泛的應用潛力，例如二氟化氙由于具備良好的氧化性和氟化性，且反應產物只有干凈無污染的Xe，因此在工業(yè)半導體行業(yè)作為優(yōu)秀的刻蝕劑的而得到廣泛的應用；XeF4 在有機物氟化合成領域一直是良好的氟化劑。

研究進展^[1]

在眾多稀有氣體氟化物中，二氟化氙是最為最簡單的氟化物，擁有直線型分子結構，常溫常壓下性質穩(wěn)定。因此，性質較為“溫和”的二氟化氙也得到高壓科學的廣泛關注。壓力作為基本的熱力學參數，如同溫度和體積，但是它在發(fā)現新材料和穩(wěn)定具有奇異化學計量化合物方面表現出獨特的優(yōu)勢。這歸因于壓力可以顯著的改變原子間距離，克服反應勢壘，重新排列原子軌道能級，并改變電負性，從而產生一些常規(guī)條件無法穩(wěn)定的化合物，帶來新的物理化學現象和性質。

1992年Schwarz等人對二氟化氙進行高壓下的研究，他們的研究表明二氟化氙在50GPa以下未發(fā)生結構相變，拉曼光譜兩條特征峰v1和v2在壓力下藍移，XRD實驗結果也未顯示出結構相變的發(fā)生。2010年Kim等人提出二氟化氙及其金屬化的二維和三維拓展非分子相的發(fā)現。在約50GPa時，無色透明的直線型二氟化氙轉變?yōu)榧t色二維石墨狀六邊形螢石結構的半導體二氟化氙。在70GPa以上，它進一步轉變?yōu)榻饘傩缘亩嗝骟w黑色三維螢石狀結構的XeF8。在持續(xù)的壓力作用下，二氟化氙從初始的I4/mmm 結構到Immm結構到 Pnnm-1結構再到Pnnm-2結構最后到Fmmm 結構。并通過DAC電學測試發(fā)現二氟化氙在70GPa發(fā)生金屬化。

隨后，2011年Kurzydlowski等人研究表明二氟化氙的高壓結構相變否認之前實驗的相變結果。它們發(fā)現I4/mmm直到105GPa都是最穩(wěn)定的結構，在105GPa后相變?yōu)镻nma相。他們的理論計算進一步表明I4/mmm相的二氟化氙在60GPa帶隙發(fā)生閉合，發(fā)生金屬化現象，這與實驗中發(fā)現二氟化氙在70GPa金屬化十分的一致。

2016年Feng Peng等人在對Xe-F體系展開結構搜索和理論計算，他們的結果顯示I4/mmm相的二氟化氙直到81GPa仍保持穩(wěn)定，并于81GPa發(fā)生分解產生二氟化氙和XeF4，并且首次理論上發(fā)現Xe-F化合物二氟化氙中存在著稀有氣體Xe-Xe共價鍵。對于二氟化氙金屬化問題，他的理論計算表明直到分解前二氟化氙始終未發(fā)生帶隙閉合沒有金屬化，然而2010年二氟化氙的電學實驗中發(fā)現二氟化氙在 70GPa以上發(fā)生金屬化，這可能是由于二氟化氙本身是金屬，因此導致二氟化氙在電學測試中阻抗的明顯降低。隨后一年，2017年Wu Gang等人對二氟化氙再次進行了高壓實驗，他們的高壓實驗結果表明二氟化氙由初始的I4/mmm相于28GPa變?yōu)?em>Immm相最后于 59GPa相變?yōu)镻nma相。然后通過紫外-可見光吸收發(fā)現直到80GPa二氟化氙的帶隙仍未閉合，理論計算外推發(fā)現直到152GPa才發(fā)生金屬化，但是在84GPa并未發(fā)現二氟化氙分解的現象。

隨后Miao也針對于二氟化氙的分解以及存在著Xe-Xe共價鍵的二氟化氙是否存在提出過疑問，他認為相對于異核鍵，同核鍵（無論是雙原子、多原子還是多中心）的強度在壓縮下都可以大大增強。壓力作用于原子間排斥，并導致體積和平均原子間距離的減小。因此共振積分增加，導致成鍵態(tài)和反成鍵態(tài)之間的間隙更大，從而形成更強的鍵。這種效應對于雜核鍵來說不那么顯著，相對于同核鍵而言,壓力有望促進含有同核鍵的非典型化合物以及相關結構的形成。因此這種簡單的稀有氣體氟化物二氟化氙中仍存在著結構相變和金屬化的爭議，壓致分解以及是否能夠在氟化物中形成稀有氣體的Xe-Xe共價鍵仍是有待解決的問題。

參考文獻

[1] 劉杰. 高壓下幾種典型無機氟化物結構相變和性質研究[D]. 吉林:吉林大學,2024.