Cluster Self-Organization of Crystal-Forming Systems: New Three-Layer (K155 = Al@Al6Pd8@Pd12Al30@Pd8Сo18Al72) and Double-Layer (K55 = Co@Al12@Co12Al30) Precursor Clusters for the Self-Assembly of the Pd112Co204Al684-cP1000 Crystal Structure

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

doi:10.31857/S0132665122600704

Кластерная самоорганизация кристаллообразущих систем: новые трехслойные (K155 = Al@Al₆Pd₈@Pd₁₂Al₃₀@Pd₈Co₁₈Al₇₂) и двухслойные (K55 = Co@Al₁₂@Co₁₂A_l30) кластеры-прекурсоры для самосборки кристаллической структуры Pd₁₁₂Co₂₀₄Al₆₈₄-cP1000

Авторы: Шевченко В.Я.¹, Илюшин Г.Д.²
Учреждения:
1. Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН
2. Научно-исследовательский центр “Кристаллография и фотоника”
Выпуск: Том 49, № 2 (2023)
Страницы: 117-129
Раздел: Статьи
URL: https://journal-vniispk.ru/0132-6651/article/view/139305
DOI: https://doi.org/10.31857/S0132665122600704
EDN: https://elibrary.ru/NVBBHV
ID: 139305

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

С помощью компьютерных методов (пакета программ ToposPro) осуществлен геометрический и топологический анализ кристаллической структуры Pd₁₁₂Co₂₀₄Al₆₈₄-cP1000 с пр. гр. Pa-3, a = 24.433 Å, V = 14587.24 Å³. Металлокластеры-прекурсоры кристаллических структур определены с использованием алгоритма разложения структурных графов на кластерные структуры и путем построения базисной сетки структуры в виде графа, узлы которого соответствуют положению центров кластеров-прекурсоров \(S_{3}^{0}.\) Установлены 26 906 вариантов кластерного представления 3D атомной сетки с числом структурных единиц от 3 до 12. Рассмотрена самосборка кристаллической структуры из новых трехслойных K155(4a) =Al@Al₆Pd₈)@Pd₁₂Al₃₀@Pd₈Co₁₈Al₇₂ и двухслойных кластеров-прекурсоров K55(4b) = Co@Al₁₂@Co₁₂A_l30 с симметрией g = –3. В элементарной ячейке позиции 4a занимают атомы Al, являющиеся центральными атомами 15-атомного полиэдра K15(4a) = Al@Al₈Pd₆ и позиции 4b занимают атомы Co, являющихся центральными атома 13-атомного икосаэдра K13(4b) = Co@Al₁₂. Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D структур из кластеров-прекурсоров K155 и K55 в виде: первичная цепь → микрослой → микрокаркас. В качестве спейсеров, занимающих пустоты в 3D каркасе из нанокластеров K155 и K55, установлены атомы Al.

Ключевые слова

интерметаллид Pd₁₁₂Co₂₀₄Al₆₈₄-cP1000, нанокластеры-прекурсоры K155 = Al@Al₆Pd₈)@Pd₁₂Al₃₀@Pd₈Co₁₈Al₇₂ и K55 = Co@Al₁₂@Co₁₂A_l30), самосборка кристаллической структуры

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

Научно-исследовательский центр “Кристаллография и фотоника”

Автор, ответственный за переписку.
Email: shevchenko@isc.nw.ru
Россия, 119333, Москва, Ленинский пр., 59

Список литературы

Villars P., Cenzual K. Pearson’s Crystal Data-Crystal Structure Database for Inorganic Compounds (PCDIC) ASM International: Materials Park, OH.
Inorganic crystal structure database (ICSD). Fachinformationszentrum Karlsruhe (FIZ), Germany and US National Institute of Standard and Technology (NIST).
He Wei, Zeng Weijing, Lin Guoqiang. Crystal structures of new R3 Co Al3 Ge2 (R = Gd – Er) quaternary compounds and magnetic properties and lattice thermal expansion of Gd3 Co Al3 Ge2 // J. Alloys Compd. 2015 V. 627 P. 307–312.
Zhou Sixuan, Latturner Susan E. Flux growth and magnetic properties of rare earth cobalt germanide, RE6 Co5 Ge1 + x Al3 – x (RE = Pr, Nd; x ~ 0.8) // J. Solid State Chemistry. 2016. V. 238. P. 189–194.
He Wei, Zeng Weijing, Yang Tonghan, Lin Guoqiang. Crystal structure of new R2 T Al4 Ge2 (R = Y, Gd-Er, T = Fe, Co) quaternary compounds and magnetic properties of Gd2 T Al4 Ge2 // J. Alloys Compd. 2015 V. 633. P. 265–271.
Ghimire N.J., Cary S.K., Eley S., Wakeham N.A., Rosa P.F.S., Albrecht-Schmitt T., Lee Y., Janoschek M., Brown C.M., Civale L., Thompson J.D., Ronning F., Bauer E.D. Physical properties of the Ce2 M Al7 Ge4 heavy-fermion compounds (M = Co, Ir, Ni, Pd) // Physical Review, Serie 3. B – Condensed Matter. 2016. V. 93. P. 205141-1.
Sugiyama K., Yubuta K., Yokoyama Y., Suzuki S., Simura R. F – AlCoPdGe alloy with three types of Pseudo-Mackay clusters // Acta Physica Polonica A. 2014 V. 126. P. 588–593.
Doering W., Schuster H.U. Darstellung und Struktur von NaAu3Si und NaAu3Ge. // Zeitschrift fuer Naturforschung, Teil B. Anorganische Chemie, Organische Chemie. 1980. V. 35. P. 1482–1483.
Lin Qisheng, Corbett J.D. Interpenetrating networks of three-dimensional Penrose tiles in CaAu3Ga, the structurally simplest cubic approximant of an icosahedral quasicrystal // Inorg. Chem. 2008 V. 47. P. 3462–3464.
Pham Joyce, Kreyssig Andreas, Goldman Alan I., Miller Gordon J. An icosahedral quasicrystal and its 1/0 crystalline approximant in the Ca–Au–Al system // Inorganic Chemistry. 2016. V. 55. P. 10425–437.
Llanos J., Nesper R., von Schnering H.G. Rb7NaGe8 und K7NaGe8. Zintl-Verbindungen mit Na (Ge4)2-Einheiten // Angewandte Chemie (German Edition). 1983. V. 95. P. 1026–1027.
Lin Qisheng, Corbett J.D. The 1/1 and 2/1 approximants in the Sc–Mg–Zn quasicrystal system: Tricontahedral clusters as fundamental building blocks // J. Am. Chem. Soc. 2006. V. 128. P. 13 268–273.
Berthold Rico, Mihalkovic Marek, Burkhardt Ulrich, Prots Yurii, Amarsanaa Altangerel, Kreiner Guido. Crystal structure, disorder and composition of the 2/1 approximant in the Al–Mg–Zn system revisited // Intermetallics. 2014. V. 53. P. 67–84.
Li M.R., Hovmoeller S., Sun J.L., Zou X.D., Kuo K.H. Crystal structure of the 2/1 cubic approximant Ag42 In42 Yb16 // J. Alloys Compd. 2008. V. 465. P. 132–138.
Pay Gomez C., Lidin S. Structure of Ca13Cd76; a novel approximant to the YbCd5.7 and Ca15Cd85 quasicrystals // Angewandte Chemie (Edition international). 2001. V. 40. P. 4037–4039.
Шевченко В.Я., Блатов В.А., Илюшин Г.Д. Кластерная самоорганизация интерметаллических систем: новый кластер-прекурсор K65 = 0@3@20@42 для самосборки кристаллической структуры Sc96Mg8Zn600-cP704 // Физика и химия стекла. 2022. Т. 42. № 2. С. 94–99.
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.
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. № 6. 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.