Кластерная самоорганизация интерметаллических систем: кластеры-прекурсоры K4, K6, K7 для самосборки кристаллических структур Y20Cu20Mg64-oC104, Y20Cu20Mg52-oC92, Y3(NiAl3)Ge2-hP9

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 Y20Cu20Mg64-oC104 (a = 4.136 Å, b = 19.239 Å, c = 29.086 Å, V = 2314.45 Å3, Cmcm), Y20Cu20Mg52-oC92 (a = 4.097 Å, b = 19.279 Å, c = 25.790 Å, V = 2037.30 Å3, Cmcm), Y3(NiAl3)Ge2-hP9 (a = b = 6.948 Å, c = 4.156 Å, V = 173.78 5 Å3, P-62m). Для кристаллической структуры Y20Cu20Mg64-oC104 установлены 52 варианта кластерного представления 3D атомной сетки с числом структурных единиц 3, 4, и 5. Определены 4 кристаллографически независимые структурные единицы в виде тетраэдра K4 = 0@CuMg3, тетраэдра K4 = 0@YMg3, тетраэдра K4 = 0@YCuMg2, и супратетраэдра K6 = 0@YCu2Mg3. Рассмотрен вариант самосборки с участием гексамеров из 6 связанных структурных единиц (K4B + K4C)(K4A + K6) (K4B + K4C). Для кристаллической структуры Y20Cu20Mg64–oC92 установлены 27 вариантов кластерного представления 3D атомной сетки с числом структурных единиц 3, 4, и 5. Определены 3 кристаллографически независимые структурные единицы в виде тетраэдр K4 = = 0@YCuMg2, кластер K6 = 0@6(Y2Mg4) в виде сдвоенных тетраэдров YMg3, и 9-атомный супратетраэдр K9 = Mg@Y2Cu2Mg4 состоящий из двух тетраэдров YMg2Cu и двух тетраэдров YMg3. Рассмотрен вариант самосборки с участием тримеров из 3 структурных единиц K4+ K6+ K9. Для кристаллической структуры Y3(NiAl3)Ge2-hP9 установлены 8 вариантов разложения 3D атомной сетке на кластерные структуры с участием двух структурных единиц. Рассмотрен вариант самосборки с участием образующих упаковки 7-атомных кластеров-прекурсоров K7 = 0@Y3(NiAl3) с участием атомов-спейсеров Ge. 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

Федеральный научно-исследовательский центр “Кристаллография и фотоника”

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

Список литературы

  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. De Negri S., Giovannini M., Saccone A. Constitutional properties of the La–Cu–Mg system at 400 C // J. Alloys Compd. 2007. V. 427. P. 134–141.
  4. Kinzhybalo V.V., Tyvanchuk A.T., Melnyk E.V., Rykhal R.M. The diagram of phase equilibriums of the Al–Mg–La system at 400°C // Lviv. Derzh. Univ. Ser. Khim. 1988. V. 29. P. 17-18.
  5. Mishra R., Hoffmann R.D., Poettgen R. Synthesis, crystal chemistry and physical properties of ternary intermetallic compounds An2T2X (An = Pu, Am; X = In, Sn; T = Co, Ir, Ni, Pd, Pt, Rh) // Z. Naturforsch. B. Chem. Sci. 2001. V. 56. P. 239–244.
  6. De Negri S., Giovannini M., Saccone A. Crystallochemistry of the novel two-layer RE Cu Mg4 (RE = La, Tb) ternary compounds // J. Alloys Compd. 2007. V. 427. P. 134–141.
  7. Giovannini M., Bauer E., Hilscher G., Lackner R., Michor H., Saccone A. Structure and Kondo properties of the novel compound Ce Cu2 Mg // Physica B: Condensed Matter (Amsterdam, Netherlands). 2006. V. 378. P. 831–832.
  8. Poettgen R., Fugmann A., Hoffmann R.D., Rodewald U.C., Niepmann D. Intermetallic cerium compounds with ordered U3Si2 type structure // Z. Naturforsch. B. Chem. Sci. 2000. V. 55 P. 155–161.
  9. Solokha P., Pavlyuk V., Saccone A., de Negri S., Prochwicz W., Marciniak B., Rozycka-Sokolowska E. Rare earth-copper-magnesium compounds RECu9Mg2 (RE = Y, La-Nd, Sm-Ho, Yb) with ordered CeNi3-type structure // J. Solid State Chem. 2006. V. 179 P.3073–3081.
  10. Berger G., Weiss A. Ternary intermetallic phases with Heusler-phase type structure in the system Ag-Mg-RE (RE = La, Ce, Pr, Nd, Sm) // J. of the Less-Common Metals. 1988. V. 142. P. 109–121.
  11. De Negri S., Solokha P., Saccone A., Pavlyuk V. The Y–Cu–Mg system in the 0–66.7 at. % Cu concentration range: the isothermal section at 400 C // Intermetallics. 2009. V. 17 P. 614–621.
  12. Solokha P., de Negri S., Pavlyuk V., Saccone A. Inhomogeneous 2D linear intergrowth structures among novel Y–Cu–Mg ternary compounds with yttrium/copper equiatomic ratio // Solid State Sciences. 2009. V. 11. P. 801–811.
  13. Solokha P., Pavlyuk V., Saccone A., de Negri S., Prochwicz W., Marciniak B., Rozycka-Sokolowska E. Rare earth-copper-magnesium compounds RECu9Mg2 (RE = Y, La-Nd, Sm-Ho, Yb) with ordered CeNi3-type structure // J. Solid State Chem. 2006. V. 179. P. 3073–3081.
  14. Zhao J.-T., Parthe E. Y3 Ni Al3 Ge2, a quaternary substitution variant of the hexagonal Fe2P type // Acta Crystallogr., Sect. C. Cryst. Struct. Commun. 1990. V. 46. P. 2273–2276.
  15. 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. Iss. 7. P. 1088–1094.
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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. Iss. 7. P. 1075–1087.
  20. 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