Кластерная самоорганизация интерметаллических систем:
кластеры-прекурсоры  K 3,  K 4,  K 6 для самосборки кристаллических структур RbNa 8 Ga 3 As 6 - oP 72, Sr 2 Ca 4 In 3 Ge 6 - oP 56, Sr 8 Li 4 In 4 Ge 8 - oP 24

В. Я. Шевченко; Шевченко В. Я.; Г. Д. Илюшин; Илюшин Г. Д.

doi:10.31857/S0132665124020021

Кластерная самоорганизация интерметаллических систем: кластеры-прекурсоры K3, K4, K6 для самосборки кристаллических структур RbNa₈Ga₃As₆-oP72, Sr₂Ca₄In₃Ge₆-oP56, Sr₈Li₄In₄Ge₈-oP24

Authors: Шевченко В.Я.¹, Илюшин Г.Д.²
Affiliations:
1. Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН
2. Федеральный научно-исследовательский центр «Кристаллография и фотоника»
Issue: Vol 50, No 2 (2024)
Pages: 135-148
Section: Articles
URL: https://rjmseer.com/0132-6651/article/view/663241
DOI: https://doi.org/10.31857/S0132665124020021
EDN: https://elibrary.ru/QZJYMY
ID: 663241

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract

С помощью компьютерных методов (пакет программ ToposPro) осуществлен комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур RbNa₈Ga₃As₆-oP72 (a = 22.843Å, b = 4.789 c = 16.861 Å, V = 1844.6 Å³, Pnma), Sr₂Ca₄In₃Ge₆-oP56 (a = 13.243 Å, b = 4.460 Å, c = 23.505 Å, V = 1388.47 Å³, Pnma), Sr₈Li₄In₄Ge₈-oP24 (a = 7.503, b = 4.619 Å, c = 17.473 Å, V = 605.6 Å³, Pnma). Для кристаллической структуры RbNa₈Ga₃As₆-oP72 установлены 93 варианта кластерного представления 3D-атомной сетки с числом структурных единиц 3, 4 и 6. Рассмотрен вариант самосборки с участием трех типов кластеров-прекурсоров: из сдвоенных тетраэдров K6(4a) = 0@ 6 (Rb₂Na₂As₂₎ и K6(4b) = 0@ 6 (Na₄As₂) с симметрией g = –1, тетраэдра K4(8d) = 0@4(Na₃As₎, двух тройных колец K3–1 = 0@ 3(NaGaAs), и атомов-спейсеров Ga и As. Для кристаллической структуры Sr₂Ca₄In₃Ge₆-oP56 установлены 43 варианта кластерного представления 3D атомной сетки с числом структурных единиц 3, 4 и 6. Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры с участием 3 типов кластеров-прекурсоров из сдвоенных тетраэдров K6(4a) = 0@ 6 (Sr₂In₂Ge₂) и K6(4b) = 0@ 6 (Ca₂In₂Ge₂) с симметрией g = –1, сдвоенных тетраэдров K6(4c) = 0@ 6 (SrCa₂InGe₂) и атомов-спейсеров Ge2 и Ge4. Для кристаллической структуры Sr₈Li₄In₄Ge₈-oP24 установлены 3 варианта кластерного представления 3D-атомной сетки с двумя структурными единицами. Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры с участием двух типов кластеров-прекурсоров в виде сдвоенных тетраэдров K6 = (Sr₂Li₂Ge₂) с симметрией g = –1 и тройных колец K3 = 0@3 (SrInGe).

Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D-структур из кластеров-прекурсоров в виде: первичная цепь → слой → каркас.

Keywords

RbNa8Ga3As6-oP72, Sr2Ca4In3Ge6-oP56, Sr8Li4In4Ge8-oP24, самосборка кристаллической структуры, кластерные прекурсоры K6, K4, K3

Full Text

About the authors

В. Я. Шевченко

Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН

Author for correspondence.
Email: shevchenko@isc.nw.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

Г. Д. Илюшин

Федеральный научно-исследовательский центр «Кристаллография и фотоника»

Email: gdilyushin@gmail.com
Russian Federation, Москва

References

Inorganic crystal structure database (ICSD). Fachinformationszentrum Karlsruhe (FIZ), Germany and US National Institute of Standard and Technology (NIST), USA.
Pearson’s Crystal Data-Crystal Structure Database for Inorganic Compounds (PCDIC) ASM International: Materials Park, OH.
Blatov V. A., Shevchenko A. P., Proserpio D. M. Applied Topological Analysis of Crystal Structures with the Program Package ToposPro // Cryst. Growth Des. 2014. V. 14. № 7. P. 3576–3585.
Babizhetskii V., Guerin R., Simon A. A new ternary arsenide LaNi5As preparation and crystal structure // Zeitschrift fuer Naturforschung. Teil B. Anorganische Chemie, Organische Chemie. 2004. V. 59. P. 1103–1108.
Stuerzer T., Hieke C., Loehnert C., Nitsche F., Stahl J., Maak C., Pobel R., Johrendt D. Framework structures of interconnected layers in calcium iron arsenides // Inorganic Chemistry. 2014. V. 53. P. 6235–6240.
He H., Tyson C., Bobev S. Synthesis and Сrystal Structures of the Quaternary Zintl Рhases RbNa8Ga3Pn6(Pn = P, As) and Na10NbGaAs6 // Crystals. 2012. V. 2. P. 213–223.
Tkachuk A.V., Mar A. In search of the elusive amalgam SrHg8: a mercury-rich intermetallic compound with augmented pentagonal prisms // Dalton Trans. 2010. V. 39. P. 7132–7135.
Weitz G., Hellner E. Zur Kristallstruktur des Cosalits, Pb2Bi2S5 // Zeitschrift fuer Kristallographie. 1960. V. 113 P. 385–402. Ueber komplex zusammengesetzte sulfidische. Erze. VII
Skowron A., Brown I. D. Structure of antimony lead selenide, Pb4Sb4Se10, a selenium analogue of cosalite // Acta Crystallographica C. 1990. V. 46 P. 2287–2291.
Poudeu P. F.P., Djieutedjeu H., Ranmohotti K. G. S., Makongo J. P. A. M., Takas N. Geometrical spin frustration and ferromagnetic ordering in (Mnx Pb2-x) Pb2Sb4Se10 // Inorganic Chemistry. 2014. V. 53 P. 209–220.
Poudeu P. F. P., Takas N., Anglin C., Eastwood J., Rivera A. Fe(x) Pb(4-x) Sb4 Se10: A new class of ferromagnetic semiconductors with quasi1D {Fe2 Se10} ladders // Journal of the American Chemical Society. 2010. V. 132. P. 5751–5760.
You T.-S.; Bobev S. Synthesis and structural characterization of A3 In2 Ge4 and A5 In3 Ge6 (A = Ca, Sr, Eu, Yb) — New intermetallic compounds with complex structures, exhibiting Ge-Ge and In-In bonding // Journal of Solid State Chemistry. 2010. V. 183. P. 1258–1265.
Mao J.-G.; Xu Z.-H.; Guloy A. M. Synthesis and crystal structure of Ae2LiInGe2 (Ae = Ca, Sr): new Zintl phases with a layered silicate-like network // Inorganic Chemistry. 2001. V. 40. P. 4472–4477.
You T.-S., Bobev S. Diytterbium(II) lithium indium(III) digermanide, Yb2LiInGe2 // Acta Crystallographica, Section E. Structure Reports Online. 2010. V. 66 (5). P.i43–i43.
Niehaus O., Rodewald U. C., Abdala P. M., Touzani R. S., Fokwa B. P. T., Janka O. Synthesis and theoretical investigations of the solid solution Ce Ru1-x Nix Al (x = 0.1–0.95) showing cerium valence fluctuations // Inorg. Chem. 2014. V. 53. № 5. P. 2471–2480.
Ilyushin G. D. New Cluster Precursors — K5 Pyramids and K4 Tetrahedra — for Self-Assembly of Crystal Structures of Mn4(ThMn4)(Mn4)-tI26, Mn4(CeCo4)(Co4)-tI26, and MoNi4-tI10 Families // Crystallography Reports. 2022. V. 67. P. 1088–1094.
Shevchenko V. Y., Medrish I. V., Ilyushin G. D., Blatov V. A. From clusters to crystals: Scale chemistry of intermetallics // Structural Chemistry. 2019. V. 30. P. 2015–2027.
Ilyushin G. D. Intermetallic Compounds NakMn (М = K, Cs, Ba, Ag, Pt, Au, Zn, Bi, Sb): Geometrical and Topological Analysis, Cluster Precursors, and Self-Assembly of Crystal Structures // Crystallography Reports. 2020. V. 65. № 4. P. 539–545.
Ilyushin G. D. Intermetallic Compounds KnMm (М = Ag, Au, As, Sb, Bi, Ge, Sn, Pb): Geometrical and Topological Analysis, Cluster Precursors, and Self-Assembly of Crystal Structures // Crystallography Reports. 2020. V. 65. № 7. P. 1095–1105.
Ilyushin G. D. Intermetallic Compounds CsnMk (М = Na, K, Rb, Pt, Au, Hg, Te): Geometrical and Topological Analysis, Cluster Precursors, and Self-Assembly of Crystal Structures // Crystallography Reports. 2022. V. 67. Is. 7. P. 1075–1087.