Кластерная самоорганизация интерметаллических систем: новые кластеры-прекурсоры  K 3,  K 4,  K 6,  K 11 для самосборки кристаллических структур семейства li 40 P 4 Ge 20 -o P 64 и семейства ti 40 P 24 -o P 64

В. Я. Шевченко; Шевченко В. Я.; Г. Д. Илюшин; Илюшин Г. Д.

doi:10.31857/S0132665124040014

Кластерная самоорганизация интерметаллических систем: новые кластеры-прекурсоры K3, K4, K6, K11 для самосборки кристаллических структур семейства li₄₀P₄Ge₂₀-oP64 и семейства ti₄₀P₂₄-oP64

Authors: Шевченко В.Я.¹, Илюшин Г.Д.²
Affiliations:
1. Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН
2. НИЦ «Курчатовский институт»
Issue: Vol 50, No 4 (2024)
Pages: 369-379
Section: Articles
URL: https://journal-vniispk.ru/0132-6651/article/view/279889
DOI: https://doi.org/10.31857/S0132665124040014
EDN: https://elibrary.ru/QCMLHY
ID: 279889

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

С помощью компьютерных методов (пакет программ ToposPro) осуществлен комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур Li₄₀P₄Ge₂₀-oP64 (V = 1082.85 Å³, Pnma), Ti₄₀P₂₄-oP64 (V = 955.14 Å³, Pnma). Для кристаллической структуры Li₄₀P₄Ge₂₀-oP64 установлены 36 вариантов выделения кластерных структур с числом кластеров N = 2, 3, 4. Рассмотрена самосборка кристаллической структуры с участием кластеров-прекурсоров K11 = 0 @11(Li₅(LiGe₅)) в виде пентагональных пирамид LiGe₅c 5 атомами Li, расположенными на пяти гранях пирамиды, колец K3 = @3(Li₂P) и атомов-спейсеров Li. Для кристаллической структуры Ti₄₀P₂₄-oP64 установлены 55 вариантов выделения кластерных структур с числом кластеров N = 2, 3, 4 и 6. Рассмотрена самосборка кристаллической структуры с участием кластеров-прекурсоров в виде 6-атомных сдвоенных тетраэдров K6(4a) = 0@6(Ti₄P₂), K6(4b) = 0@6 (Ti₄P₂), 3-атомных колец K3 = 0@3(TiP₂) и K3 = 0@3(Ti₂P), и тетраэдров K4 = 0@4 (Ti₃P). Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D структур Li₄₀P₄Ge₂₀-oP64 и Ti₄₀P₂₄-oP64 из кластеров-прекурсоров в виде: первичная цепь → слой → каркас.

Keywords

Li40P4Ge20-oP64, Ti40P24-oP64, самосборка кристаллической структуры, кластерные прекурсоры K3, K4, K6, K11

Full Text

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

НИЦ «Курчатовский институт»

Email: gdilyushin@gmail.com

Курчатовский комплекс кристаллографии и фотоники (КККиФ)

Russian Federation, 119333, Москва, Ленинский пр. 59

References

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.
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. N 7. P. 3576–3585. https://topospro.com/
Eickhoff H., Klein W., Toffoletti L., Raudaschl-Sieber G., Fessler T.F. Lithium pentagermanide phosphide. Planar Si(5) and Ge(5) pentagons beside isolated phosphide anions in lithium phosphide tetrelides Li({10+x})Si (5)P and Li({10+x})Ge(5)P. // Zeitschrift fuer Anorganische und Allgemeine Chemie. 2022. V. 648. P. 1–7.
Carrillo-Cabrera Wilder, Lundstroem Torsten. New phases in the Ti–P and Ti–Cu–P systems. Journal: Acta Chemica Scandinavica, Series A. 1979. V. 33. P. 401–402.
Hassler E. The Crystal Structure of Nb₅P₃. // Acta Chemica Scandinavica. 1971. V. 25. P. 129–140.
Laohavanich S., Thanomkul S., Pramatus S. Structure refinement of niobium arsenide Nb₅As₃. // Acta Crystallographica B. 1981. V. 37. P. 227–228.
Thomas J.O., Ersson N.O., Andersson Y. An X-Ray film powder profile refinement of the crystal structure of Ta₅P₃. // Journal of Applied Crystallography. 1980. V. 13. P. 605–607.
Rundqvist S., Carlsson B. New phases in the Hf-As system. //Acta Chemica Scandinavica. 1968. V. 22. P. 2395–2396.
Rustamov P.G., Khasaev J.P., Aliev O.M. Preparation and growth of single crystals of rare earth chalcoantimonides, and their crystallochemical properties. //Inorganic Materials (USSR) (Izv.Akad.Nauk, Neorg.Mater.) 1981. V. 17. P. 1469–1471.
Aliev O.M., Maksudova T.F., Samsonova N.D., Finkelshtein L.D., Rustamov P.G. Synthesis and properties of compounds of the type A(3) B(6)₂X(6)₄, A(3) B(5)₄X(6)₇ and A(3)₃ B(5)₄ X(6)₉ // Inorganic Materials (USSR) (Izv. Akad. Nauk, Neorg. Mater.).1986. V. 22. P. 23–27.
Zeiringer I., Melnychenko-Koblyuk N., Grytsiv A., Bauer E., Giester G., Rogl P. Phase equilibria, crystal chemistry and physical properties of Au – Ba – Ge clathrates. // Journal of Phase Equilibria and Diffusion. 2011. V. 32(2). P. 115 – 127
Smetana V., Steinberg S., Card N., Mudring A., Miller G. Crystal Structure and Bonding in BaAu₅Ga₂ and AeAu_{4+ x}Ga_{3- x} (Ae = Ba and Eu): Hexagonal Diamond-Type Au Frameworks and Remarkable Cation/Anion Partitioning in the Ae – Au – Ga Systems. // Inorg. Chem. 2015. V. 54. N. 3. 1010–1018.
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.
Ilyushin G.D. Intermetallic Compounds Na_kM_n (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. N 4. P. 539–545.
Ilyushin G.D. Intermetallic Compounds K_nM_m (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. N 7. P. 1095–1105.
Ilyushin G. D. Intermetallic Compounds Cs_nM_k (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. I ssu e 7. P. 1075–1087.