Кластерная самоорганизация интерметаллических систем: кластеры-прекурсоры K3, K4, K6, K12 для самосборки кристаллических структур La8Ni40As24–oP72 и Ca12Fe32Pd4As24-oP72

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) осуществлен комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур семейства и La8Ni40As24–oP72 (V= 1069.3 Å3, пр. группа Pnma) и Ca12Fe32Pd4As24-oP72 (V= 1155.89 Å3, пр. группа Pnma). Для кристаллической структуры La8Ni40As24–oP72 установлены 79 вариантов выделения кластерных структур с числом кластеров N=2 (1 вариант), 3 (18 вариантов), 4 (30 вариантов) и 6 (30 вариантов). Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры с участием образующих упаковки кластеров-прекурсоров: сдвоенных тетраэдров-димеров K6(4a) = 0@6(La2Ni2As2) и K6(4b) = (Ni2As2Ni2) с симметрией g= –1, тетраэдров K4 = 0@4 (LaNi2As), колец K3 = 0@3(Ni2As), атомов-спейсеров Ni7 и As5. Для кристаллической структуры Ca12Fe32Pd4As24-oP72 установлены 93 варианта кластерного представления 3D атомной сетки с числом структурных единиц 2 (2 варианта), 3 (15 варианта), 4 (49 варианта) и 6 (29). Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры Ca12Fe32Pd4As24-oP72 с участием образующих упаковки кластеров-прекурсоров: сдвоенных тетраэдров-димеров K6(4a) = 0@ 6 (Ca2Fe2As2) c симметрией g= –1, тетрамеров K12(4b) = 0@ 12 (CaFeFe2As2)2 с симметрией g= –1, тетраэдров K4 = 0@4(CaFe2As), колец K3 = 0@3(Fe2As), атомов-спейсеров Pd и As. Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D структур La8Ni40As24–oP72 и Ca12Fe32Pd4As24 -oP72 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, Санкт-Петербург

Г. Д. Илюшин

НИЦ «Курчатовский институт»

Email: ilyushin@mail.ru
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. N7. P. 3576–3585. https://topospro.com/
  4. Filinchuk Y. E., Yvon K., Emerich H. Tetrahedral D atom coordination of nickel and evidence for anti-isostructural phase transition in orthorhombic Ce2 Ni7 D4. //Inorganic Chemistry. 2007. V. 46. P. 2914–2920
  5. Tkachuk A. V., Mar A. In search of the elusive amalgam Sr Hg8: a mercury-rich intermetallic compoundwith augmented pentagonal prisms. // DALTON TRANS. 2010 V. 39 P. 7132–7135
  6. Babizhetskii V., Guerin R., Simon A. A new ternary arsenide La Ni5 As3: preparation and crystal structure. //Zeitschrift fuer Naturforschung, Teil B. 2004. V. 59. P. 1103–1108
  7. Weitz G., Hellner E. Ueber komplex zusammengesetzte sulfidische Erze VII. Zur Kristallstruktur des Cosalits, Pb2 Bi2 S5. // Zeitschrift fuer Kristallographie. 1960. V. 113. P. 385–402
  8. Stuerzer T., Hieke C., Loehnert C., Nitsche F., Stahl J., Maak C., Pobel R., Johrendt D. Framework structures of interconnected layers in calcium iron arsenides. // Inorganic Chemistry. 2014. V. 53. P. 6235–6240.
  9. He Hua, Tyson Chauntae, Bobev Svilen. Synthesis and crystal structures of the quaternary Zintl phases Rb Na8 Ga3 Pn6 (Pn = P, As) and Na10 Nb Ga As6. // Crystals. 2012. V. 2. P. 213–223
  10. Chaia N., Francois M., Mathieu S., Elkaim E., Rouillard F., Vilasi M. Oxidation and crystallographic features of the new prototype structure Ti4 NiSi4. // Intermetallics. 2013. V. 40. P. 1–9.
  11. Yarmolyuk Ya.P., Akselrud L. G., Fundamenskii V. S. Crystal structure of Hf6 Cr5 Si7. // Kristallografiya. 1985. V. 30. P. 587–590
  12. Lei Xiaowu, Hu Chunli, Mao Jiang Gao. Syntheses and crystal structures of RE3 Mn Sn(5-x) (RE = Tm, Lu) with 3D Mn-Sn framework. // Journal of Solid State Chemistry Year. 2010. V. 183. P. 2032–2039
  13. Gulo Fakhili, Samal Saroj L., Corbett John D. Substantial Cd- Cd bonding in Ca6 Pt Cd11: A condensed intermetallic phase built of pentagonal Cd7 and rectangular Cd4/2 Pt pyramids. // Inorganic Chemistry. 2013. V. 52. P. 10112–118.
  14. Reynolds P. C., Stojanovic M., Latturner S. Flux growth of a new cobalt – zinc – tin ternary phase Co(7+x) Zn(3-x) Sn8 and its relationship to Co Sn. // Journal of Solid State Chemistry. 2011. V. 184. P. 1875–1881
  15. 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.
  16. 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. N4. P. 539–545.
  17. 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. N7. P. 1095–1105.
  18. 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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. LaNi5As3-oP72. Supracluster

Download (146KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. LaNi5As3-oP72. S32 layer of the crystal structure (two projections)

Download (146KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Ca12Fe32Pd4As24-oP72. S32 layer of the crystal structure (two projections)

Download (229KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences