Самоорганизация интерметаллических систем: новые кластерные прекурсоры K12 =0@12(Li9Ge3) и K9 = 0@9(Li8Ge) в кристаллической структуре Li68Ge16-oC84, кластерные прекурсоры K11 =0@11(Li6Ge5) и K6 = 0@6(Li5Ge) в кристаллической структуре Li44Ge24-oC68, и кластерные прекурсоры K6= 0@6(Li3Ge3) в кристаллической структуре Li12Ge12-tI24

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведен геометрический и топологический анализ кристаллических структур интерметаллидов Li68Ge16-oC84 (a = 4.551 Å, b = 22.086 Å, c = 13.275 Å, V = 13.275 Å3, Cmcm), Li44Ge24-oC68 (a = 4.380 Å, b = 24.550 Å, c = 10.540 Å, V = 1144.11 Å3, Cmcm), и Li12Ge12-tI24 (a = b = 4.053 Å, c = 23.282 Å3, I41/amd). Для интерметаллида Li68Ge16-oC84 установлены два новых каркасобразующих кластера: K12 = 0@12(Li9Ge3) с симметрией m в виде связанных 5-ных колец Li3Ge2 и Li4Ge, с атомами Li, расположенными в центре 5-ных колец, и K9 = 0@9(Li3Ge)(Li3)2 с симметрией m в виде связанных 3-ных колец (Li3)(GeLi2)(Li3). Для интерметаллида Li44Ge24-oC68 установлены два новых каркасобразующих кластеров: K11 = 0@11 (LiLi5)(Ge5) с симметрией m в виде 5-ных колец Ge5 (лежащих в основании пирамиды), которые связаны с 5-атомами Li, лежащими в одной плоскости с атомом Li (вершиной пирамиды) и K6 = 0@ 6(GeLi5) с симметрией m в виде сдвоенных тетраэдров Li3Ge, имеющих общее ребро LiGe. Для интерметаллида Li12Ge12-tI24 установлен каркасобразующий кластер K6 = 0@ 6(Ge3Li3) с симметрией 2 в виде сдвоенных тетраэдров Li2Ge2, имеющих общее ребро LiGe. Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки кристаллических структур Li68Ge16-oC84, Li44Ge24-oC68, Li12Ge12-tI24 из кластерных прекурсоров в виде: первичная цепь → слой → каркас.

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: gdilyushin@gmail.com
Россия, 119333, Москва, Ленинский пр., 59

Список литературы

  1. Inorganic crystal structure database (ICSD). Fachinformationszentrum Karlsruhe (FIZ). Germany and US National Institute of Standard and Technology (NIST), USA.
  2. Villars P., Cenzual K. Pearson’s Crystal Data-Crystal Structure Database for Inorganic Compounds (PCDIC) ASM International: Materials Park, OH.
  3. Zeilinger Michael, Faessler Thomas F. Structural and thermodynamic similarities of phases in the Li – Tt (Tt = Si, Ge) systems: redetermination of the lithium-rich side of the Li–Ge phase diagram and crystal structures of Li17Si4.0 – xGex for x = 2.3, 3.1, 3.5, and 4 as well as Li4.1Ge // Dalton Trans. 2014. V. 43. P. 14959–970.
  4. Johnson Q., Smith G.S., Wood D. The crystal structure of Li15 Ge4 // Acta Crystallographica. 1965. V. 18. P. 131–132.
  5. Hopf V., Mueller W., Schaefer H. Die Struktur der Phase Li7Ge2 // Zeitschrift fuer Naturforschung, Teil B. 1972. V. 27. P. 1157–1160.
  6. Hopf V., Schaefer H., Weiss A. Die Kristallstruktur der Phase Li9Ge4 // Zeitschrift fuer Naturforschung, Teil B. 1970. V. 25. P. 653–653.
  7. Frank U., Mueller W. Li11Ge6, eine Phase mit isolierten, ebenen Ge-Fuenfringen // Zeitschrift fuer Naturforschung, Teil B. 1975. V. 30. P. 313–315.
  8. Scherf Lavinia M., Riphaus Nathalie, Faessler Thomas F. Site-specific substitution preferences in the solid solutions Li12Si7 – xGex, Li12 – yNaySi7, Na7LiSi8 – zGez, and Li3NaSi6 – vGev // Zeitschrift fuer Anorganische und Allgemeine Chemie. 2016. V. 642. P. 1143–1151.
  9. Evers J., Oehlinger G., Sextl G., Becker H.O. Hochdruck LiGe mit Schichten aus zwei- und vierbindigen Germanium atomen // Angewandte Chemie (German Edition). 1987. V. 99. P. 69–71.
  10. Menges E., Hopf V., Schaefer H., Weiss A. Die Kristallstruktur von LiGe – ein neuartiger, dreidimensionaler Verband von Element (IV)-atomen // Zeitschrift fuer Naturforschung. Teil B. 1969. V. 24. P. 1351–1352.
  11. Kiefer F., Faessler T.F. Synthesis and revised structure of the Zintl phase Li7Ge12 // Solid State Sciences. 2011. V. 13. P. 636–640.
  12. Morito Haruhiko, Momma Kenji, Yamane Hisanori. Crystal structure analysis of Na4 Si4 – xGex by single crystal X-ray diffraction // J. Alloys Compd. 2015. V. 623. P. 473–479.
  13. Carrillo Cabrera W., Cardoso Gil R., Somer M., Persil O., vonSchnering H.G. Na12Ge17: a compound with the Zintl anions (Ge4)(4-) and (Ge9)(4-) -synthesis, crystal structure and Raman spectrum // Zeitschrift fuer Anorganische und Allgemeine Chemie. 2003. V. 629. P. 601–608.
  14. Beekman M.,S tefanoski S., Wong-Ng W., Kaduk J.A., Huang Q., Reeg C., Bowers C.R., Nolas G.S. Structure and thermal conductivity of Na(1 – x)Ge(3 + z) // J. Solid State Chemistry. 2010. V. 183. P. 1272–1277.
  15. Boehme Bodo, Reibold Marianne, Auffermann Gudrun, Lichte Hannes, Baitinger Michael, Grin Yuri. Preparation of anionic clathrate-II K24 – xGe136 by filling of Ge(cF136) // Zeitschrift fuer Kristallographie – Crystalline Materials. 2014. V. 229. P. 677–686.
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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.
  20. 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.
  21. 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.
  22. Blase W., Cordier G. Crystal structure of beta-lithium stannide, beta-LiSn // Zeitschrift fuer Kristallographie. 1990. V. 193. P. 317–318.

Дополнительные файлы


© В.Я. Шевченко, Г.Д. Илюшин, 2023