Кластерная самоорганизация интерметаллических систем: кластеры-прекурсоры K13, K11, K4, K3 для самосборки кристаллических структур Ce56Ni24Si44-mS124 и Ba10La2Si12-oP48

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

С помощью компьютерных методов (пакет программ ToposPro) осуществлен комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур Ce56Ni24Si44-mS124 (a = 34.08 Å, b = 4.245 Å, c = 21.37 Å, β = 113.52(3) °, V = 2835.14 Å3, C12/m1) и Ba10La2Si12-oP48 (a = 17.144, b = 4.876, c = 17.910 Å, V = 1497.46 Å3, Pnma). Для кристаллической структуры Ce56Ni24Si44-mS124 установлены 5511 вариантов кластерного представления 3D-атомной сетки с числом структурных единиц 5 (28 вариантов), 6 (943 варианта), 7 (2316 вариантов), 8 (1704 варианта), 9 (520 вариантов). Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры из образующих упаковки трех типов кластеров-прекурсоров K13 = 0@13 (Ce6CeNi2Si4), K4 = 0@ 4(Ce2NiSi), K3 = 0@ 3(CeNiSi) и атомов-спейсеров Si. Для кристаллической структуры Ba10La2Si12-oP48 установлен 21 вариант кластерного представления 3D-атомной сетки с числом структурных единиц 2 и 3. Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры с участием образующих упаковки кластеров-прекурсоров K11 = 0@11(Ba5LaSi5) и атомов-спейсеров Si. Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D-структур из кластеров-прекурсоров в виде: первичная цепь → слой → каркас.

Full Text

Restricted Access

About the authors

В. Я. Шевченко

Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова РАН

Author for correspondence.
Email: gdilyushin@gmail.com
Russian Federation, Санкт-Петербург

Г. Д. Илюшин

Федеральный научно-исследовательский центр «Кристаллография и фотоника»

Email: gdilyushin@gmail.com
Russian Federation, Москва

References

  1. Inorganic crystal structure database (ICSD). Fachinformationszentrum Karlsruhe (FIZ), Germany and US National Institute of Standard and Technology (NIST), USA.
  2. Pearson’s Crystal Data-Crystal Structure Database for Inorganic Compounds (PCDIC) ASM International: Materials Park, OH.
  3. 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.
  4. Bodak O. I., Gladyshevskii E. I., Kharchenko O. I. Crystal structure of Ce6Ni2Si3 and related compounds // Kristallografiya. 1974. V. 19. P. 80–83.
  5. Mayer I., Felner I. Structure types of ternary rare earth — Transition metal silicides of the LnMxSi2-x type // Journal of Solid State Chemistry. 1973. V. 7. P. 292–296
  6. Stepien J. A., Lukaszewicz K., Gladyshevskii E. I., Bodak O. I. Crystalline structure of the intermetallic compound Ce3Ni2Si8 // Bulletin de l’Academie Polonaise des Sciences, Serie des Sciences Chimiques. 1972. V. 20. P. 1029–1036.
  7. Isnard O., Buschow K. H. J. Crystal structure and magnetic properties of the compound Ce2Ni15Si2 // Journal of Alloys and Compounds. 1998. V. 267. P. 50–53.
  8. Bodak O. I., Myskiv M. G., Tyvanchuk A. T., Kharchenko O. I., Gladyshevskii E. I. The system cerium-nickel-silicon in the region 33.3–100 at.% Ce // Inorganic Materials (USSR) (see: Izv. Akad. Nauk, Neorg. Mater.). 1973. V. 9. P. 777–779.
  9. Gladyschewskyj E. I., Krypiakewytsch P. I., Bodak O. I. Die Kristallstruktur von Ce3Ni6Si2 und verwandten Verbindungen // Zeitschrift fuer Anorganische und Allgemeine Chemie. 1966. V. 344. P. 95–101.
  10. Myskiv M. G. The crystal structure of the compound Ce7Ni2Si5 // Tezizy Dokl. Vses. Konf. Kristallokhim. Intermet. Soeden. 1974. P. 15–17.
  11. Myskiv M. G., Bodak O. I., Gladyshevskii E. I. Crystal structure of Ce7Ni2Si5, Ce14Ni8Si9 and related compounds // Tezizy Dokl. Vses. Konf. Kristallokhim. Intermet. Soeden. 1974. P. 31–32.
  12. Hovestreydt E., Parthe E. Pr15Ni7Si10 with an Atom Ordering on the Trigonal-Prism Centre Sites in Agreement with the Waist-Contact Restriction Rule // Acta Crystallographica C. 1985. V. 41. P. 310–313.
  13. Hovestreydt E., Parthe E. Hexapraseodymium Heptanickel Tetrasilicide, Pr6Ni7Si4, an Intergrowth of ThSi2- and Y3Rh2Si2- Type Slabs // Acta Crystallographica C. 1984. V. 40. P. 1992–1995.
  14. Hovestreydt E. Crystal data for Ce14 Ni6 Si11 isotypic with Pr14 Ni6 Si11 // Journal of the Less-Common Metals. 1984. V. 102. L27–L29.
  15. Hovestreydt E., Klepp K. O., Parthe E. Tetradecapraseodymium Hexanickel Undecasilicide, Pr14 Ni6 Si11, with Centered Trigonal Rare-Earth Prisms // Acta Crystallographica C. 1983. V. 39. P. 422–425.
  16. Hashimoto T., Yamane H., Yamada T., Sekiguchi T. Synthesis and crystal structures of BaLaSi2 with cis-trans Si chains and Ba5LaSi6 with pentagonal Si rings // Inorganic Chemistry. 2015. V. 54. P. 9188–9194.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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.
  20. 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.
  21. 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. Issue 7. P. 1075–1087.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Crystal structure of Ba10La2Si12-oP48. Two projections

Download (375KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Crystal structure of Ce56Ni24Si44-mS124. Two projections

Download (478KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences