КРИСТАЛІЧНА СТРУКТУРА Ce1.5Tb1.5Ga1.67S7
DOI:
https://doi.org/10.32782/pcsd-2022-4-3Ключові слова:
кристалічна структура, рідкісноземельні елементи, рентґенівський метод порошку, EDAX аналізАнотація
В роботі представлено результати дослідження кристалічної структури Ce1.5Tb1.5Ga1.67S7 як перспективного матеріалу, що прогнозовано може володіти цікавими нелінійно-оптичними властивостями. Синтез зразка стехіометричного складу Ce1.5Tb1.5Ga1.67S7, загальною масою 0.8 г, отримано сплавлянням простих речовин у вакуумованому кварцевому контейнері до залишкового тиску 10 -2 Па за максимальної температури синтезу 1100 °С. Кристалічна структура Ce1.5Tb1.5Ga1.67S7 (a = 10.0316(4) Å, c = 6.0640(4) Å, V = 528.48(6) Å3, RI = 0.0498, Rp = 0.1553) вивчена рентґенівським методом порошку. Встановлено приналежність структури синтезованого сульфіду до гексагональної сингонії (структурний тип La3CuSiS7, просторова група P63; символ Пірсона hP24). Сульфід Ce1.5Tb1.5Ga1.67S7 синтезований на основі La3Ga1.67S7 шляхом заміщення атомів лантану в правильній системі точок 6с атомами статистичної суміші M (0.5 Ce + 0.5 Tb). Елементний склад зразка Ce1.5Tb1.5Ga1.67S7 (Ce: 7.56 ± 1.34%; Tb: 16.82 ± 3.18%; Ga: 15.93 ±1.44 %; S: 59.70 ± 3.07 %) підтверджено EDAX-аналізом. У структурі дослідженого тетрарного сульфіду атоми статистичної суміші M (0.5Ce + 0.5Tb) локалізовані в ПСТ 6с і разом з атомами сульфуру формують тригональні призми, що мають один додатковий атом [M 3S13S21S3]. Тригональні призми утворюють “блоки” 3[M 7S]. У цих “блоках” тригональні призми між собою з’єднані ребрами. Із-за незначного індексу спотворення (розрахований за довжинами зв’язків) ефективне координаційне число атомів статистичної суміші M (0.5 Ce + 0.5 Tb) становить 6.84. Атоми Ga1 (заповнення 0.667), що сконцентровані в ПСТ 2а, формують октаедри [Ga1 6S1]. Ці октаедри між собою з’єднані гранями та в напрямку осі с утворюють колони. Введення у структуру La3Ga1.67S7 атомів статистичної суміші спричинює значне спотворення октаедрів [Ga1 6S1]. В ПСТ 2b атоми Gа2 оточені чотирма атомами cульфуру [Ga2 3S21S3]. Незначний індекс спотворення (0.017 (розрахований за довжинами зв’язків)) тетраедрів свідчить про їх високу симетричність (ефективне координаційне число рівне 3.93).
Посилання
Celania Ch., Mudring A.V. Structures, properties, and potential applications of rare earth-noble metal tellurides. J. Solid State Chem. 2019. 274. P. 243-258. doi:10.1016/j.jssc.2019.03.009
Shi X.L., Zou J., Chen Z.G. Advanced Thermoelectric Design: From Materials and Structures to Devices. Chem. Rev. 2020. 120(15). P. 7399-7515. doi:10.1021/acs.chemrev.0c00026
Tritt T. Thermal Conductivity. Physics of Solids and Liquids. 2005. 1(4). Р. 105-121. doi:10.1007/b136496
Kolobov A., Tominaga J. Chalcogenides: metastability and phase change phenomena. Springer Science & Business Media. 2012. 164. P. 284. doi:10.1007/978-3-642-44294-0
Si Q., Yu R., Abrahams E. High-temperature superconductivity in iron pnictides and chalcogenides. Nat. Rev. Mater. 2016. 1(4). Р. 1-10. doi:10.1038/natrevmats.2016.17
Spaldin N. Magnetic Materials: Fundamentals and Applications. Cambridge Univer. Press. 2010. 2. P. 14-21. doi:10.1017/CBO9780511781599
Eggleton B., Luther-Davies B., Richardson K. Chalcogenide photonics. Nat. Photon. 2011. 5(3). P. 1410-148. doi:10.1038/nphoton.2011.309
Ivashchenko I., Danyliuk I., Gulay L., Halyan V., Tishchenko P., Olekseyuk I. The quasi-ternary system La2S3 – Er2S3 – Ga2S3 and quaternary compounds of the composition La(Pr)1.5Tb(Y, Ho)1.5Ga1.67S7. Chem. Met. All. 2016. 9. P. 105-112. doi:10.30970/cma.9.0337
Смітюх О., Марчук О., Олексеюк І., Федорчук А. Кристалічна структура сполук Er1.5La(Pr)1.5Si1.67Se7. Наук. Вісн. Ужгород. у-ту. Сер. хімія. 2017. 1(37). C. 44-47.
Smitiukh O., Marchuk O., Fedorchuk A., Grebenyk A. Crystal structure of R3Si1.75Se7 (R ‒ 1.5Y + 1.5La). J. Alloys Compd. 2018. 765. P. 731-735. doi:10.1016/j.jallcom.2018.05.0.25
Мельничук Х., Смітюх О., Марчук О., Мазур Н., Юхимчук В. Структурні дослідження халькогенідів Ce0.5R1.5PbSi2S8 та Pr1.5R0.5PbSi2S8 (R ‒ Tb, Y, Er). Наук. Вісн. Ужгород. у-ту. Сер. хімія. 2020. 1(43). C. 6-15. doi:10.241444/2414-0260.2020.1.6-15
Guo S.P., Guo G.S., Wang M.S., Zou J.P., Xu G., Wang G.J., Huang J.S. A series of new infrared NLO and ferroelectric semiconductors, ZnY6Si2S14 and Al0.33-xLn3+xSiS7 (Ln ‒ Sm, Dy). Inorg. Chem. 2009. 48. P. 7059-7065. doi:10.1021/ic802443n
Poduska K., Disalvo F., Min K., Halasyamani P. Structure determination of La3CuGeS7 and La3CuGeSe7. J. Alloys Compd. 2002. 335. P. L5-L9. doi:10.1016/S0925-8388(01)01835-7
Daszkiewicz M., Gulay L. Pressure induced silver ion displacement La3Ag0.82SnS7. Mater. Res. Bull. 2012. 47. P. 497-499. doi:10.1016/j.materresbull.2011.11.033
Grin Y., Akselrud L. WinCSD: Software package for crystallographic calculations (Version 4). J. Appl. Cryst. 2014. 47(2). Р. 803-805. doi:10.1107/s1600576714001058
Momma K., Izumi F. VESTA 3 for three-dimensional visualization of crystal, volumetric and morphology data. J. Appl. Cryst. 2011. 44(6). Р. 1272-1276. doi:10.1107/S0021889811038970
Patrie M., Guittard M. Chimie minerale. Sur les composes du type Ce6Al10/3S14. C. R. Acad. Sci. 1969. 268. P. 1136-1138.
Guittard M., Julien-Pouzol M. Les composes hexagonaux de type La3CuSiS7. Bull. Soc. Chim. Fr. 1972. 3. P. 2207–2209.
