第九届青年地学论坛

氧化亚铁(FeO)是地球地幔的重要组分，其在地幔环境下的晶体结构、导电性质与磁性质对于构建准确的地幔模型非常重要。常压下的FeO是一种典型的Mott绝缘体，并且在高压下会金属化。然而，在高温高压极端条件下准确测量FeO的电导率非常困难，导致对于FeO金属化的温度、压强条件存在广泛争议。多数实验认为，FeO的绝缘体-金属转变只能发生在高温；而另一些实验则表明，FeO的金属化也可以发生在室温。我们采用DFT+DMFT数值计算的方法，并结合已知Mott绝缘体导电性质相图，计算了FeO在从常温常压到高温高压的电子结构，电导率以及局域磁矩。我们发现，FeO的金属化存在两种依赖于温度的路径：在低温时为绝缘体-金属相变，而在高温时为绝缘体-临界态半导体-坏金属逐渐过渡。高温高压地幔条件下的FeO，处于量子临界半导体态，其导电性质介于绝缘体和金属之间。我们计算了地幔条件下FeO的电导率，从而为“非均匀地幔模型”提供了理论基础，并有助于解释下地幔-外地核边界的能量交换、地幔柱与火山的形成、地球磁场的分布与变化、甚至于地球自转周期的变化等一系列地球物理现象。我们还研究了FeO中铁原子在高压下的磁矩坍缩行为，给出了其磁矩坍缩的原因，并探讨了磁矩坍缩与绝缘体-金属转变的关系。

FeO,地幔,高温高压,电子输运