Кластерная самоорганизация интерметаллических систем: новые кластеры-прекурсоры K3, K4, K6, K11 для самосборки кристаллических структур семейства li40P4Ge20-oP64 и семейства ti40P24-oP64

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 Li40P4Ge20-oP64 (V = 1082.85 Å3, Pnma), Ti40P24-oP64 (V = 955.14 Å3, Pnma). Для кристаллической структуры Li40P4Ge20-oP64 установлены 36 вариантов выделения кластерных структур с числом кластеров N = 2, 3, 4. Рассмотрена самосборка кристаллической структуры с участием кластеров-прекурсоров K11 = 0 @11(Li5(LiGe5)) в виде пентагональных пирамид LiGe5 c 5 атомами Li, расположенными на пяти гранях пирамиды, колец K3 = @3(Li2P) и атомов-спейсеров Li. Для кристаллической структуры Ti40P24-oP64 установлены 55 вариантов выделения кластерных структур с числом кластеров N = 2, 3, 4 и 6. Рассмотрена самосборка кристаллической структуры с участием кластеров-прекурсоров в виде 6-атомных сдвоенных тетраэдров K6(4a) = 0@6(Ti4P2), K6(4b) = 0@6 (Ti4P2), 3-атомных колец K3 = 0@3(TiP2) и K3 = 0@3(Ti2P), и тетраэдров K4 = 0@4 (Ti3P). Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D структур Li40P4Ge20-oP64 и Ti40P24-oP64 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: shevchenko@isc.nw.ru
Russian Federation, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова 2

Г. Д. Илюшин

НИЦ «Курчатовский институт»

Email: gdilyushin@gmail.com

Курчатовский комплекс кристаллографии и фотоники (КККиФ)

Russian Federation, 119333, Москва, Ленинский пр. 59

References

  1. Inorganic crystal structure database (ICSD). Fachinformationszentrum Karlsruhe (FIZ), Germany and US National Institute of Standard and Technology (NIST), USA.
  2. Villars P., Cenzual K. 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. N 7. P. 3576–3585. https://topospro.com/
  4. Eickhoff H., Klein W., Toffoletti L., Raudaschl-Sieber G., Fessler T.F. Lithium pentagermanide phosphide. Planar Si(5) and Ge(5) pentagons beside isolated phosphide anions in lithium phosphide tetrelides Li({10+x})Si (5)P and Li({10+x})Ge(5)P. // Zeitschrift fuer Anorganische und Allgemeine Chemie. 2022. V. 648. P. 1–7.
  5. Carrillo-Cabrera Wilder, Lundstroem Torsten. New phases in the Ti–P and Ti–Cu–P systems. Journal: Acta Chemica Scandinavica, Series A. 1979. V. 33. P. 401–402.
  6. Hassler E. The Crystal Structure of Nb5P3. // Acta Chemica Scandinavica. 1971. V. 25. P. 129–140.
  7. Laohavanich S., Thanomkul S., Pramatus S. Structure refinement of niobium arsenide Nb5As3. // Acta Crystallographica B. 1981. V. 37. P. 227–228.
  8. Thomas J.O., Ersson N.O., Andersson Y. An X-Ray film powder profile refinement of the crystal structure of Ta5P3. // Journal of Applied Crystallography. 1980. V. 13. P. 605–607.
  9. Rundqvist S., Carlsson B. New phases in the Hf-As system. //Acta Chemica Scandinavica. 1968. V. 22. P. 2395–2396.
  10. Rustamov P.G., Khasaev J.P., Aliev O.M. Preparation and growth of single crystals of rare earth chalcoantimonides, and their crystallochemical properties. //Inorganic Materials (USSR) (Izv.Akad.Nauk, Neorg.Mater.) 1981. V. 17. P. 1469–1471.
  11. Aliev O.M., Maksudova T.F., Samsonova N.D., Finkelshtein L.D., Rustamov P.G. Synthesis and properties of compounds of the type A(3) B(6)2X(6)4, A(3) B(5)4X(6)7 and A(3)3 B(5)4 X(6)9 // Inorganic Materials (USSR) (Izv. Akad. Nauk, Neorg. Mater.).1986. V. 22. P. 23–27.
  12. Zeiringer I., Melnychenko-Koblyuk N., Grytsiv A., Bauer E., Giester G., Rogl P. Phase equilibria, crystal chemistry and physical properties of Au – Ba – Ge clathrates. // Journal of Phase Equilibria and Diffusion. 2011. V. 32(2). P. 115 – 127
  13. Smetana V., Steinberg S., Card N., Mudring A., Miller G. Crystal Structure and Bonding in BaAu5Ga2 and AeAu4+ xGa3- x (Ae = Ba and Eu): Hexagonal Diamond-Type Au Frameworks and Remarkable Cation/Anion Partitioning in the Ae – Au – Ga Systems. // Inorg. Chem. 2015. V. 54. N. 3. 1010–1018.
  14. 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.
  15. 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. N 4. P. 539–545.
  16. 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. N 7. P. 1095–1105.
  17. 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 Vol. 67. I ssu e 7. P. 1075–1087.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Li40P4Ge20-oP64. Primary circuit S31 =.

Download (133KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Li40P4Ge20-oP64. Layer S32 (two projections).

Download (459KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Ti40P24-oP64. Primary circuit S31 = К14 + К18.

Download (110KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Ti40P24-oP64. Layer S32 = S31 + S31 (two projections).

Download (299KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences