Кластерная самоорганизация интерметаллических систем: кластеры-прекурсоры K4, K5, K9 для самосборки кристаллических структур Zr72P36-oS108, Zr18Ni22-tI40, Zr4Ni4-oS8

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

С помощью компьютерных методов (пакет программ ToposPro) осуществлен комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур Zr72P36-oS108 (a = 29.509 Å, b = 19.063 Å, c = 3.607 Å, V = 2029.49 Å3, Cmmm), Zr18Ni22-tI40 (a = b = 9.880 Å, c = 6.610 Å, V = 645.23 Å3, I4/m. Zr4Ni4-oS8 (a = 3.271 Å, b = 9.931 Å, c = 4.107 Å, V = 133.43 Å3, Cmcm. Для кристаллической структуры Zr72P36-oS108 установлены 40 вариантов кластерного представления 3D атомной сетки с числом структурных единиц 5, 6, 7. Определены структурные единицы в виде пирамиды K5 = 0@PZr4, тетраэдра K4 = 0@Zr4, супратетраэдра K9 = Zr(Zr4P4) из четырех связанных тетраэдров. Для кристаллической структуры Zr18Ni22-tI40 также определены супратетраэдры K9 = Ni(Zr4Ni4). Для кристаллической структуры Zr4Ni4-oS8 определен кластер-прекурсор в виде тетраэдра K4 = Zr2Ni2. Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D структур из кластеров-прекурсоров в виде: первичная цепь → слой → каркас.

Об авторах

В. Я. Шевченко

Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН

Email: shevchenko@isc.nw.ru
Россия, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2

Г. Д. Илюшин

Научно-исследовательский центр “Кристаллография и фотоника”

Автор, ответственный за переписку.
Email: gdilyushin@gmail.com
Россия, 119333, Москва, Ленинский пр., 59

Список литературы

  1. Villars P., Cenzual K. Pearson’s Crystal Data-Crystal Structure Database for Inorganic Compounds (PCDIC) ASM International: Materials Park, OH.
  2. Inorganic crystal structure database (ICSD). Fachinformationszentrum Karlsruhe (FIZ), Germany and US National Institute of Standard and Technology (NIST).
  3. Tergenius L.E., Nolaeng B.I., Lundstroem T. The crystal structure of Zr14P9 //Acta Chemica Scandinavica. Series A. 1981. V. 35. P. 693–699.
  4. Ahlzen P.J., Rundqvist S. Crystal structure refinement of Zr7P4 // Z. Kristallogr. 1989. V. 189. P. 149–153.
  5. Irani K.S., Gingerich K.A. Structural transformation of zirconium phosphide // J. Physics and Chemistry of Solids. 1963. V. 24. P. 1153–1158.
  6. Huber M., Deiseroth H.J. Crystal structure of zirconium diphosphide, ZrP2 // Z. Kristallogr. 1994. V. 209 P. 370–370.
  7. Ahlzen P.J., Rundqvist S. The crystal structure of Zr2P // Zeitschrift fuer Kristallographie. 1989. V. 189. P. 117–124.
  8. Ahlzen P.J., Andersson Y., Rundqvist S., Tellgren R. A neutron diffraction study of Zr3PD3 – x // J Less-Common Metals. 1990. V. 161. P. 269–278.
  9. Babizhetskyy V., Myakush O., Simon A., Kotur B. X-ray investigation of the Y–Zr–Ni system at 870 K // Intermetallics. 2013. V. 38. P. 44–48.
  10. Ning Jinliang, Zhang Xinyu, Qin Jiaqian, Liu Yong,Ma Mingzhen, Liu Riping. Phase competition mediated by composition and pressure in Zr2Cu1 – xNix system // J. Alloys Compd. 2015. V. 618. P. 73–77.
  11. Da J.M., Brochado Oliveira C., Harris I.R. Valency compensation in the Laves system, Ce (Co1 – xNix)2 // J. Mater. Sci. 1983. V. 18. P. 3649–3660.
  12. Ilyushin G.D. Symmetry and Topology Code of the Cluster Self-Assembly of Intermetallic Compounds of the Friauf Families Mg2Cu4 and Mg2Zn4 // Crystallography Reports. 2018. V. 63. P. 543–552.
  13. Bououdina M., Lambert-Andron B., Ouladdiaf B., Pairis S., Fruchart D.J. Structural investigation by neutron diffraction of equi-atomic Zr–Ti(V)–Ni(Co) compounds and their related hydrides // Alloys Compd. 2003. V. 356. P. 54–58.
  14. Glimois J.L., Becle C., Develey G., Moreau J.M. Crystal structure of the intermetallic compound Ni11Zr9 // J. Less-Common Metals. 1979. V. 64. P. 87–90.
  15. Panda S.C., Bhan S. Alloying behaviour of zirconium with other transition metals // Zeitschrift fuer Metallkunde. 1973. V. 64. P. 793–799.
  16. Kirkpatrick M.E., Larsen W.L. Phase relationships in the nickel-zirconium and nickel-hafnium alloy systems // Transactions of the American Society for Metals. 1961. V. 54. P. 580–590.
  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. Issue 7. 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 (M = 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 (M = 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 (M = 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.
  22. 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.

Дополнительные файлы


© В.Я. Шевченко, Г.Д. Илюшин, 2023