过渡金属氧化物是应用非常广泛的一类功能材料，自旋态转变与金属间电荷转移可在不引入外界掺杂元素的情况下实现多重相变，为新颖电子态与新功能特性的出现提供了可能。然而，目前尚未报导在单相材料中同时实现自旋态转变与金属间电荷转移。本研究团队利用高压高温实验条件制备出新型钙钛矿物质PbCoO₃，发现其具有新颖的电荷有序分布（即Pb²⁺Pb⁴⁺₃Co²⁺₂Co³⁺₂O₁₂）。计算表明Pb与Co离子具有接近的自由能，预示通过外界激励可能会诱导多重相变。团队通过原位高压电阻、同步辐射X光衍射、发射光谱、吸收谱以及高压中子等系列测试，发现随着压力逐渐增加至15 GPa，Co²⁺离子连续地由高自旋态转变为低自旋态，并导致电阻反常增大。当自旋态转变结束后，低自旋Co²⁺离子与高价态Pb⁴⁺离子之间发生电荷转移，电荷转移的积累效应导致材料在20 GPa附近发生一级晶体结构相变与绝缘体-金属化相变。当压力达到30 GPa时，Pb⁴⁺-Co²⁺电荷转移完成，导致低自旋Co²⁺全部转变为绝缘的低自旋Co³⁺态，因而材料在此压力下发生第二次一级晶体结构相变与金属-绝缘体转变。本研究成果是自旋态与电荷转移这两种电子相变首次在单相材料中被同时发现，并导致了晶格、电荷、自旋、轨道等多个自由度的急剧改变，为研究压力诱导新奇物理效应提供了范例。