Cluster Self-Organization of Intermetallic Systems: K3, K4, K5, K6, and K13 Clusters-Precursors for the Self-Assembly of U8Ni10Al36-mC54, U20Ni26-mC46, and U8Co8-cI16 Crystal Structures

V. Ya. Shevchenko; Шевченко В. Я.; G. D. Ilyushin; Илюшин Г. Д.

doi:10.31857/S0132665123600176

Кластерная самоорганизация интерметаллических систем: кластеры-прекурсоры K3, K4, K5, K6, K13 для самосборки кристаллических структур U₈Ni₁₀Al₃₆-mC54, U₂₀Ni₂₆-mC46, и U₈Co₈-cI16

Авторы: Шевченко В.Я.¹, Илюшин Г.Д.²
Учреждения:
1. Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН
2. Федеральный научно-исследовательский центр “Кристаллография и фотоника”
Выпуск: Том 49, № 4 (2023)
Страницы: 383-394
Раздел: Статьи
URL: https://journal-vniispk.ru/0132-6651/article/view/139332
DOI: https://doi.org/10.31857/S0132665123600176
EDN: https://elibrary.ru/OAKMAG
ID: 139332

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

С помощью компьютерных методов (пакет программ ToposPro) осуществлен комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур U₈Ni₁₀Al₃₆-mC54 (a = 15.5470 Å, b = 4.0610 Å, c = 16.4580 Å, β = 120.00°, V = = 899.89 Å³, C m), U₂₀Ni₂₆-mC46 (a = 7.660 Å, b = 13.080 Å, c = 7.649 Å, β = 108.88°, V = 725.26 Å³, C 2/m), U₈Co₈-cI16 (a = 6.343 Å, V = 255.20 Å³, I 2₁3). Для кристаллической структуры U₈Ni₁₀Al₃₆-mC54 установлены 960 вариантов кластерного представления 3D атомной сетки с числом структурных единиц 5, 6, 7. Определены 6 кристаллографически независимых структурных единиц в виде пирамиды K5 = 0@Al(U₂Al₂), пирамиды K6A = 0@U(NiAl₄), пирамиды K6B = 0@U(NiAl₄), колец K3A = 0@NiAl₂, K3B = 0@NiAl₂, K3C = 0@Al₃. Для кристаллической структуры U₂₀Ni₂₆-mC46 определены структурные единицы K5 = Ni(Ni₂U₂) и икосаэдры K13 = Ni@Ni₆U₆. Для кристаллической структуры U₂Co₂-cI16 определены структурные единицы – тетраэдры K4 = U₂Co₂. Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D структур из кластеров-прекурсоров в виде: первичная цепь → слой → → каркас.

Ключевые слова

U₈Ni₁₀Al₃₆-mC54, U₂₀Ni₂₆-mC46, U₈Co₈-cI16, самосборка кристаллической структуры, кластерные прекурсоры K3, K4, K5, K6, K13

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

Inorganic crystal structure database (ICSD). Fachinformationszentrum Karlsruhe (FIZ), Germany and US National Institute of Standard and Technology (NIST), USA.
Villars P., Cenzual K. Pearson’s Crystal Data-Crystal Structure Database for Inorganic Compounds (PCDIC) ASM International: Materials Park, OH.
Perricone A., Noel H. Crystal structure refinements and magnetic behavior of U6Ni, UNi5, UNi2 and the substitution derivative U Ni1.7 Si0.3 // Chemistry of Metals and Alloys. 2008. V. 1. P. 54-57.
Perricone A., Noel H. Crystal structure and magnetic properties of the binary uranium-nickel alloy UNi4 // Intermetallics 2002. V. 10. P. 519–521.
Perricone A., Noel H. Characterization of the new uranium–nickel alloy U10Ni13 // J. Nucl. Mater. 2001. V. 299. P. 260–263
Perricone A., Potel M., Noel H. Crystal structure and magnetic properties of the binary uranium –nickel alloy U11Ni16 // J. Alloys Compd. 2002. V. 340. P. 39–42.
Grin Y.N., Rogl P., Akselrud L.G., Pertlik F. X-ray studies in the systems ZrNi5 – xOx and UNi5 – xAlx // Zeitschrift fuer Kristallographie. 1989. V. 188. P. 271–277.
Dwight A.E. The unit-cell constants of some PuNi3-type compounds // Acta Crystallographica B. 1968. V. 24 P. 1395–1396.
Dommann A., Brandle H., Hulliger F., Fischer P. Crystal structure and magnetic order of UCo5 // J. Less-Common Metals. 1990. V. 158. P. 287–294.
Baenziger N.C., Rundle R.E., Snow A.I., Wilson A.S. Compounds of Uranium with the Transition Metals of the First Long Period // Acta Crystallog. 1950. V. 3. P. 34–40.
Kimball C.W., Vaishnava P.P., Dwight A.E. Phonon anomalies and local atomic displacements in the exchange-enhanced superconductor U6Fe // Physical Review, Serie 3. B – Condensed Matter. 1985. V. 32. P. 4419–4425.
Lebech B., Wulff M., Lander G.H., Rebizant J., Spirlet J.C., Delapalme A. Neutron diffraqction studies of the crystalline and magnetic properties of UFe2 // J. Phys.: Condens. Matter. 1989. V. 1. P. 10229-248.
Lawson A.C. Jr., Smith J.L., Willis J.O., O’Rourke J.A., Faber J., Hitterman R.L. Orthorhombic structure of UMn2 at low temperatures // J. Less-Common Metals 1985. V. 107. P. 243–248.
Richter C.G., Jeitschko W., Kuennen B., Gerdes M.H. The ternary titanium transition metal bismuthides Ti4TBi2 with T = Cr, Mn, Fe, Co and Ni // J. Solid State Chem. 1997. V. 133. P. 400–406.
Bauer E.D., Sidorov V.A., Bobev S., Mixson D.J., Thompson J.D., Sarrao J.L., Hundley M.F. High-pressure investigation of the heavy-fermion antiferromagnet U3Ni5Al19 // Physical Review, Serie 3. B – Condensed Matter. 2005. V. 71. P. 1–12.
Shevchenko V.Ya., Ilyushin G.D., Blatov V.A. Cluster Self-Organization of Intermetallic Systems: New Two-Layer Nanocluster-Precursor K44 = 0@8(U2Ni6) @36(U12Ni24) in the Crystal Structure U66Ni96–hR162 // Glass Physics and Chemistry. 2021. V. 47. P. 525–532.
Ilyushin G.D. Theory of cluster self-organization of crystal-forming systems. Geometrical-topological modeling of nanocluster precursors with a hierarchical structure // Struct. Chem. 2012. V. 20. № 6. P. 975–1043.
Shevchenko V.Ya., Medrish I.V., Ilyushin G.D., Blatov V.A. From clusters to crystals: scale chemistry of intermetallics // Struct. Chem. 2019. V. 30. P. 2015–2027
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.
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.
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.