由于缺乏对稀有元素电子结构内部信息的直接探测，科学家在解释稀土材料中体积坍缩现象的理论模型存在很大的争议。对稀土材料中体积坍缩现象的认识仍然是稀土基础研究领域一个重要的难题。12月10日，记者从北京高压科学研究中心获悉，该中心丁阳研究员带领团队选取代表性的元素铈（Ce）作为研究对象，借助高压非弹性共振X射线散射技术直接研究铈金属，取得新突破。相关研究成果近期发表于国际知名的核心期刊《物理化学快报》（Journal of Physical Chemistry Letters）上。
据介绍，他们成功探测到了铈的未占据4f态在体积坍缩过程中变化。结合理论计算，他们发现4f—5d近藤耦合的微小变化可以很好地描述体积坍缩过程中光谱的重分布，而哈伯德模型中相邻原子间的杂化作用似乎不大。他们的研究首次提供了实验证据，为系统研究稀土材料的体积坍缩现象开辟了一条有希望的新途径。
“ 铈金属的晶格结构和电子结构都很简单，是研究体积坍缩现象的一个理想材料。由于技术上的种种限制，以前关于研究稀土材料的高压光谱实验，像吸收谱、发射谱等，得到费米面附近的4f电子结构信息非常有限。”该论文的第一作者陈碧娟博士介绍。
“研究稀土元素在高压下体积坍缩现象面临的一个严峻挑战是如何在高压下直接测量未占据4f态的信息，我们第一次实现了这个可能性，也为研究稀土材料的体积坍缩、价电子跃迁和量子临界涨落等开辟了新机会。”丁阳说。
