Кластерная самоорганизация интерметаллических систем. Новые кластеры-прекурсоры K6 и K3 для кристаллических структур семейства Sr12Mg20Ge20-oP52, Sr2LiInGe2-oP24, Sr2Mg2Ge2-oP12

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

С помощью компьютерных методов (пакет программ ToposPro) осуществлены комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур семейства Sr12Mg20Ge20-oP52 (a = 21.707 Å, b = 4.483 Å, c = 18.456 Å, V = 1795.88 Å3, Pnma), семейства Sr2LiInGe2-oP24 (a = 7.503, b=4.619, c = 17.473 Å, V= 605.63 Å3, Pnma), семейства Sr2Mg2Ge2-oP12 (a = 10.882 Å, c = 5.665 Å, V=670.8 Å3, Pnma). Для кристаллической структуры Sr12Mg20Ge20-oP52 установлены 17 вариантов кластерного представления 3D атомной сетки с числом структурных единиц 2 (5 вариантов), 3 (6 вариантов) и 4 (6 вариантов). Рассматривается вариант самосборки с участием тройных колец K3 = 0@3(SrMgGe) и K3 = 0@3(Mg2Ge) и сдвоенных тетраэдров K6 = 0@6(Sr2Mg2Ge2) с симметрией –1, образующих супраполиэдрический кластер-тример A из кластеров (SrMgGe)(Sr2Mg2Ge2)(SrMgGe) и кластер-тример B из кластеров (Mg2Ge)(Sr2Mg2Ge2)(Mg2Ge). Для кристаллической структуры (Sr2Li)2(InGe2)2-oP24 определены каркас-образующие полиэдры в виде сдвоенных тетраэдров K6 = 0@6(Sr2Mg2Ge2) и тройные кольца K3 = 0@3(SrMgGe). Для кристаллической структуры Sr2Mg2Ge2-oP12 определены каркас-образующие полиэдры в виде сдвоенных тетраэдров K6 = 0@6(Sr2Mg2Ge2). 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: shevchenko@isc.nw.ru
Russian Federation, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2

Г. Д. Илюшин

Федеральный научно-исследовательский центр «Кристаллография и фотоника»

Email: gdilyushin@gmail.com
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. Pearson’s Crystal Data-Crystal Structure Database for Inorganic Compounds (PCDIC) ASM International: Materials Park, OH.
  3. Merlo F., Pani M., Fornasini M.L. RMX compounds formed by alkaline earths, europium and ytterbium. III. Ternary phases with M= Mg, Hg and X= Si, Ge, Sn, Pb // Journal of Alloys and Compounds. 1993. V. 196. P. 145–148.
  4. Eisenmann B., Schaefer H., Weiss A. Der Uebergang vom “geordneten” Anti-Pb Cl2-Gitter zum Anti-Pb F Cl- Gitter: Ternaere Phasen A B X der Erdalkalimetalle mit Elementen der 4. Hauptgruppe (A=Ca, Sr, Ba; B=Mg; X=Si, Ge, Sn, Pb) // Zeitschrift fuer Anorganische und Allgemeine Chemie. 1972. V. 391. P. 241–254.
  5. You Tae-Soo, Bobev S. Diytterbium(II) lithium indium(III) digermanide, Yb2LiInGe2 // Acta Crystallographica E. Structure Reports Online 2010. V. 66. P. i43.
  6. 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 // Inorg. Chem. 2001. V. 40. P. 4472–4477.
  7. Xie Qinxing, Nesper R. Structural and electronic characterizaion of Eu2LiSi3, Eu2LiGe3 and Eu(x) Sr(2-x)LiGe3 // Z. Anorg. Allg. Chem. 2006. V. 632. P. 1743–1751.
  8. Zuercher F., Nesper R. Crystal structure of hexabarium pentamagnesium trilithiumdodecagermanide, Ba6Mg4.9Li3.1Ge12 // Zeitschrift fuer Kristallographie — New Crystal Structures. 2001. V. 216. P. 505–506.
  9. You Tae-Soo, Bobev S. cis-trans Germanium chains in the intermetallic compounds A Li(1-x)In(x)Ge2 and A2(Li(1-x)In(x))2Ge3(A=Sr, Ba, Eu) — experimental and theoretical studies // Journal of Solid State Chemistry. 2010. V. 183. P. 2895–2902.
  10. Remennik S., Xu Chun Jie, Brant R., Meshi L., Shechtman D. Crystal structure of a new quaternary Mg-Zn-Ca-Li phase // Intermetallics. 2012. V. 22. P. 62–67.
  11. Todorov I., Sevov S.C. Synthesis and characterization of Na2Ba4Ga2Sb6 and Li13Ba8GaSb12 // Zeitschrift fuer Kristallographie. 2006. V. 221. P. 521–526.
  12. Zuercher F., Nesper R. Crystal structure of dodecastrontium octadecamagnesium dilithiumeicosagermanide, Sr12 Mg17.9Li2.1 Ge20 // Z. Kristallogr. New Cryst. Struct. 1999. V. 214. P. 411–412.
  13. Zuercher F., Nesper R. Crystal structure of octacalcium dimagnesium monolithium octasilicide Ca8Mg2.0Li1.0Si8 and octacalcium dimagnesium monolithiumoctagermanide Ca8Mg1.82Li1.18Ge8 // Z. Kristallogr. New Cryst. Struct. 2001. V. 216. P. 507–509.
  14. Makongo Julien P.A., You Tae-Soo, He Hua, Suen Nian-Tzu, Bobev S. New lithium-containing pnictides with 1-d infinite chains of supertetrahedral clusters: synthesis, crystal and electronic structure of Ba4Li2Cd3Pn6 (Pn = P, As and Sb) // European Journal of Inorganic Chemistry 2014. V. 2014. P. 5113–5124.
  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. 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 (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.
  18. 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.
  19. 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. Issue 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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Sr12Mg20Ge20-oP52. Cluster precursors. The numbers are the bond lengths of atoms in Å.

Download (182KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Sr12Mg20Ge20-oP52. Suprapolyhedral clusters.

Download (220KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Sr12Mg20Ge20-oP52. The primary chain S31 consists of bound trimers A and trimers B. Ge2 spacer atoms are shown.

Download (195KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Sr12Mg20Ge20-oP52. Layer S32.

Download (372KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Sr2LiInGe2-oP24. Cluster precursors.

Download (204KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Sr2LiInGe2-oP24. Layer S32.

Download (290KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Mg2Sr2Ge2-oP12. Cluster precursors.

Download (130KB)
Indexing metadata
9. Figure 8. Sr2Mg2Ge2-oP12. S32 layers (two projections).

Download (290KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences