Кластерная самоорганизация интерметаллических систем. Новые кластеры-прекурсоры K15, K11, K6 для самосборки кристаллической структуры Yb72Sn46-tP118

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

doi:10.31857/S0132665124010023

Кластерная самоорганизация интерметаллических систем. Новые кластеры-прекурсоры K15, K11, K6 для самосборки кристаллической структуры Yb72Sn46-tP118

Авторлар: Шевченко В.Я.¹, Илюшин Г.Д.²
Мекемелер:
1. Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова РАН
2. Федеральный научно-исследовательский центр «Кристаллография и фотоника»
Шығарылым: Том 50, № 1 (2024)
Беттер: 12-20
Бөлім: Articles
URL: https://bakhtiniada.ru/0132-6651/article/view/261826
DOI: https://doi.org/10.31857/S0132665124010023
EDN: https://elibrary.ru/SISIBI
ID: 261826

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация
Толық мәтін
Авторлар туралы
Әдебиет тізімі
Қосымша файлдар
Статистика

Аннотация

С помощью компьютерных методов (пакет программ ToposPro) осуществлены комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур интерметалидов Yb₇₂Sn₄₆-tP118 (a = 11.076 Å, c = 36.933 Å, V = 4530.86 Å³, пр. группа P 4/mbm). Для кристаллической структуры Yb₇₂Sn₄₆-tP118 установлено 195 вариантов кластерного представления 3D атомной сетки с числом структурных единиц 5 (24 варианта), 6 (86 вариантов) и 7 (85 вариантов). Рассмотрен вариант наиболее быстрой самосборки с участием трех типов кластеров-прекурсоров, формирующих слои из октаэдров K6 = 0@6(Yb4Sn2) с симметрией g = 4/m, полиэдров K11 = = Sn@10(Yb8Sn2) с симметрией g = –1 и полиэдров K15 = Yb@14(Yb10Sn4) с симметрией g = 2 mm, а также атомов-спейсеров Yb и Sn. Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D структур из кластеров-прекурсоров в виде: первичная цепь → слой → каркас.

Негізгі сөздер

интерметаллид Yb72Sn46-tP118, самосборка кристаллической структуры, кластерные прекурсоры K15, K11, K6

Толық мәтін

ВВЕДЕНИЕ

В системах Yb-M установлена кристаллизация 204 соединений с участием 37 элементов M [1, 2]. Наибольшее число интерметаллидов Yb_nM_m образутся c участием атомов 4B элементов: Si (10 соединений), Ge (9), Sn (8) (табл. 1, [3–11]).

Таблица 1. Кристаллохимические данные интерметаллидов

Интерметаллид	Группа симметрии	Параметры элементарной ячейки, Å	V, Å3
YbSn₃- cP4 [3]	Pm-3m	4.683,4.683,4.683	102.7
CaSn₃- cP4 [4]	Pm-3m	4.742,4.742,4.742	106.6
Yb₃Sn₅-oC32 [5]	Cmcm	10.193,8.167,10.375	863.7
Yb₂Sn₂- tP4 [6]	P4/mmm	4.960,4.960,4.400	108.2
Ca₂Sn₂-oC8 [7]	Cmcm	4.821,11.520,4.349	241.5
Ca₇Sn₆-oP52 [8]	Pnma	7.867,23.818,8.465	1 586.1
Yb₅Sn₄-oP36 [6]	Pnma	7.822,15.813,8.280	1 024.1
Ca₃₁Sn₂₀-tI204 [9]	I 4/mcm	12.527,12.527,39.912	6 262.9
Yb₃₆Sn₂₃-tP118 [6]	P4/mbm	12.387,12.387,22.935	3519.0
Ca₃₆Sn₂₃-tP118 [10]	P4/mbm	12.499,12.499,22.883	3574.9
Yb₅Sn₃-hP16 [6]	P 6₃/mcm	9.470,9.470,6.900	535.9
Yb₅Sn₃-tI32 [6]	I 4/mcm	7.939,7.939,14.686	925.6
Yb₂Sn-hP6[6]	P 6₃/mcm	5.371,5.371,7.063	176.5
Ca₂Sn-oP12 [11]	Pnma	7.975,5.044,9.562	384.6

В системе Ca-Sn образуются шесть интерметаллидов, и два из них, CaSn₃-cP4 и Ca₃₆ Sn₂₃-tP118, не имеют аналогов в системе Yb-Sn (табл. 1).

В четырех системах Yb-M с атомами M = Os, Re, Po, Be образуется только по одному интерметаллиду YbOs₂-hP12 [12], YbRe₂-hP12[13], YbPo-cF8 [14], YbBe₁₃-cF112 [15].

Среди интерметаллидов Yb_nM_m наиболее кристаллохимически сложной является кристаллическая структура Yb₇₂Sn₄₆-tP118 с параметрами элементарной ячейки: a = 11.076 Å, c = 36.933 Å, V = 4530.86 Å³, пр. группа P 4/mbm [10]. Последовательность Вайкоффа для 17 кристаллографически независимых атомов — 8 атомов Yb и 9 атомов Sn — имеет вид l³ k³ j² h g² f³ e³ b a. Координационные числа атомов Yb — 13, 14, 15, атомов Sn — 9, 10, 11. Тип каркас-образующих кластеров-прекурсоров для интерметаллида Yb₇₂Sn₄₆-tP118 неизвестен.

В настоящей работе проведен геометрический и топологический анализ кристаллической структуры Yb₇₂Sn₄₆-tP118. Впервые осуществлена реконструкция процесса самосборки кристаллической структуры из установленных кластеров K15, K11, K6 в виде: первичная цепь → слой → каркас.

Работа продолжает исследования [16–20] в области моделирования процессов самоорганизации систем на супраполиэдрическом уровне и геометрического и топологического анализа кристаллических структур с применением современных компьютерных методов [21].

МЕТОДИКИ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ПРИ КОМПЬЮТЕРНОМ АНАЛИЗЕ

Геометрический и топологический анализ осуществляли с помощью комплекса программ ToposPro [21], позволяющего проводить многоцелевое исследование кристаллической структуры в автоматическом режиме, используя представление структур в виде фактор-графов.

Данные о функциональной роли атомов при образовании кристаллической структуры получены расчетом координационных последовательностей, т. е. наборов чисел {N_k}, где N_k — число атомов в k-ой координационной сфере данного атома. Полученные значения координационных последовательностей атомов для интерметаллида Yb₇₂Sn₄₆-tP118 приведены в табл. 2.

Таблица 2. Yb₃₆Sn₂₃-tP118. Координационные последовательности и локальное окружение атомов в кристаллической структуре

Атом	Локальное окружение	Координационные последовательности
Атом	Локальное окружение	N1 N2 N3 N4 N5
Sn1	2Sn + 8Yb	10 50 110 202 326
Sn2	2Sn + 8Yb	10 46 110 202 326
Sn3	2Sn + 8Yb	10 42 102 198 310
Sn4	2Sn + 8Yb	10 46 110 218 322
Sn5	1Sn + 9Yb	10 45 111 198 322
Sn6	10 Yb	10 51 108 197 338
Sn7	1Sn +10Yb	11 51 113 213 345
Sn8	1Sn + 8 Yb	9 45 104 200 325
Sn9	10Yb	10 49 109 204 333
Yb1	6Sn +7Yb	13 50 114 202 346
Yb2	4Sn +10Yb	14 55 116 212 327
Yb3	4Sn +10Yb	14 54 115 209 336
Yb4	5Sn + 10Yb	15 52 112 211 330
Yb5	6Sn + 9Yb9	15 52 118 217 341
Yb6	6Sn + 9Yb9	15 50 118 213 334
Yb7	6Sn +7Yb7	13 47 114 208 333
Yb8	6Sn +8Yb8	14 50 116 214 343

Алгоритм разложения в автоматическом режиме структуры любого интерметаллида, представленного в виде свернутого графа, на кластерные единицы основывается на следующих принципах: структура образуется в результате самосборки из нанокластеров-прекурсоров, образующих каркас структуры, пустоты в котором заполняют спейсеры; кластеры-прекурсоры занимают высокосимметричные позиции; набор нанокластеров-прекурсоров и спейсеров включает в себя все атомы структуры.

СИММЕТРИЙНЫЙ И ТОПОЛОГИЧЕСКИЙ КОД (ПРОГРАММА) САМОСБОРКИ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ Yb₇₂Sn₄₆-tP118

Использованный нами метод моделирования кристаллической структуры основан на определении иерархической последовательности ее самосборки в кристаллографическом пространстве. На первом уровне самоорганизации системы определяется механизм формирования первичной цепи структуры из нанокластеров 0-уровня, сформированных на темплатной стадии химической эволюции системы, далее — механизм самосборки из цепи слоя (2-й уровень) и затем из слоя трехмерного каркаса структуры (3-й уровень).

Для кристаллической структуры Yb₇₂Sn₄₆-tP118 установлено 195 вариантов кластерного представления 3D атомной сетки с числом структурных единиц 5 (24 варианта), 6 (86 вариантов) и 7 (85 вариантов) (табл. 3).

Рассматривается вариант самосборки кристаллической структуры с участием трех кластеров, формирующих слои: из октаэдров K6 = 0@6(Yb₄Sn₂) с симметрией g = 4/m (центр в позиции 2b (½, ½,½)), из полиэдров K11=Sn@10(Yb₈Sn₂) с симметрией g = –1 (центр в позиции 2a (½, ½, ½)), полиэдров K15=Yb@14(Yb₁₀Sn₄) с симметрией g = 2 mm (центр в позиции 2b (0, ½, 0.285)) и атомов-спейсеров Yb6, Sn2, Sn4, Sn5, Sn7 (рис. 1–3, табл. 3).

Рис. 1. Yb72Sn46-tP118. Кластерные прекурсоры. Цифры — длины связей атомов в Å.

Рис. 2. Yb72Sn46-tP118: (a) слой S32-А, (б) слой S32-Б, (в) слой S32-С.

Рис. 3. Yb72Sn46-tP118. Каркас S33.

Таблица 3. Yb₇₂Sn₄₆-tP118. Варианты кластерного представления кристаллической структуры с 7 структурными единицами. Указаны центральный атом или центр пустоты полиэдрического кластера, число его оболочек (в первой скобке) и количество атомов в оболочке (во второй скобке). Кристаллографические позиции, соответствующие центрам пустот полиэдрических кластеров, обозначены ZAN

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Sn6(0)(1) Yb4(1)(1@14) Sn7(0)(1) Sn9(1)(1@10)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Sn6(0)(1) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Sn6(1)(1@10) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(0)(1)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Sn6(1)(1@10) Yb4(1)(1@14) Sn7(0)(1) Sn9(1)(1@10)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Sn6(1)(1@10) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Sn6(0)(1) Yb4(1)(1@14) Sn7(0)(1) Sn9(1)(1@10)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Sn6(0)(1) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Sn6(1)(1@10) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(0)(1)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Sn6(1)(1@10) Yb4(1)(1@14) Sn7(0)(1) Sn9(1)(1@10)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Sn6(1)(1@10) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Sn6(0)(1) Yb4(1)(1@14) Sn7(0)(1) Sn9(1)(1@10)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Sn6(0)(1) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Sn6(1)(1@10) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(0)(1)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Sn6(1)(1@10) Yb4(1)(1@14) Sn7(0)(1) Sn9(1)(1@10)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Sn6(1)(1@10) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Sn6(0)(1) Yb4(1)(1@14) Sn7(0)(1) Sn9(1)(1@10)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Sn6(0)(1) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Sn6(1)(1@10) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(0)(1)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Sn6(1)(1@10) Yb4(1)(1@14) Sn7(0)(1) Sn9(1)(1@10)

ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Sn6(1)(1@10) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(0)(1)

ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Yb4(1)(1@14) Sn7(0)(1) Sn9(1)(1@10)

ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(0)(1)

ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Yb4(1)(1@14) Sn7(0)(1) Sn9(1)(1@10)

ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(0)(1)

ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Yb4(1)(1@14) Sn7(0)(1) Sn9(1)(1@10)

ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(0)(1)

ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Yb4(1)(1@14) Sn7(0)(1) Sn9(1)(1@10)

ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Yb4(1)(1@14) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Sn6(0)(1) Yb2(1)(1@14) Sn8(0)(1)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Sn6(0)(1) Yb2(1)(1@14) Sn8(1)(1@9)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Sn6(0)(1) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Sn6(0)(1) Sn8(1)(1@9) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Sn6(1)(1@10) Yb2(1)(1@14) Sn8(0)(1)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Sn6(1)(1@10) Yb2(1)(1@14) Sn8(1)(1@9)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Sn6(1)(1@10) Sn7(1)(1@11) Sn9(0)(1)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Sn6(1)(1@10) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Sn6(1)(1@10) Sn8(1)(1@9) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Sn6(0)(1) Yb2(1)(1@14) Sn8(1)(1@9)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Sn6(0)(1) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Sn6(0)(1) Sn8(1)(1@9) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Sn6(1)(1@10) Yb2(1)(1@14) Sn8(1)(1@9)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Sn6(1)(1@10) Sn7(1)(1@11) Sn9(0)(1)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Sn6(1)(1@10) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Sn6(1)(1@10) Sn8(1)(1@9) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Sn6(0)(1) Yb2(1)(1@14) Sn8(0)(1)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Sn6(0)(1) Yb2(1)(1@14) Sn8(1)(1@9)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Sn6(0)(1) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Sn6(0)(1) Sn8(1)(1@9) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Sn6(1)(1@10) Yb2(1)(1@14) Sn8(0)(1)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Sn6(1)(1@10) Yb2(1)(1@14) Sn8(1)(1@9)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Sn6(1)(1@10) Sn7(1)(1@11) Sn9(0)(1)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Sn6(1)(1@10) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Sn6(1)(1@10) Sn8(1)(1@9) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Sn6(0)(1) Yb2(1)(1@14) Sn8(0)(1)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Sn6(0)(1) Yb2(1)(1@14) Sn8(1)(1@9)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Sn6(0)(1) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Sn6(0)(1) Sn8(1)(1@9) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Sn6(1)(1@10) Yb2(1)(1@14) Sn8(0)(1)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Sn6(1)(1@10) Yb2(1)(1@14) Sn8(1)(1@9)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Sn6(1)(1@10) Sn7(1)(1@11) Sn9(0)(1)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Sn6(1)(1@10) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Sn6(1)(1@10) Sn8(1)(1@9) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Yb2(1)(1@14) Sn8(0)(1)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Yb2(1)(1@14) Sn8(1)(1@9)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Sn7(1)(1@11) Sn9(0)(1)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn2(1)(1@9) Sn8(1)(1@9) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Yb2(1)(1@14) Sn8(1)(1@9)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Sn7(1)(1@11) Sn9(0)(1)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(0)(1) Sn3(1)(1@10) Sn8(1)(1@9) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Yb2(1)(1@14) Sn8(0)(1)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Yb2(1)(1@14) Sn8(1)(1@9)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Sn7(1)(1@11) Sn9(0)(1)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn2(1)(1@9) Sn8(1)(1@9) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Yb2(1)(1@14) Sn8(0)(1)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Yb2(1)(1@14) Sn8(1)(1@9)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Sn7(1)(1@11) Sn9(0)(1)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Sn7(1)(1@11) Sn9(1)(1@10)

ZA3(2d)(1)(0@6) ZA2(2c)(1)(0@8) ZA1(2b)(1)(0@6) Sn1(1)(1@8) Sn3(1)(1@10) Sn8(1)(1@9) Sn9(1)(1@10)

Самосборка 3-слойного пакета S₃²-A. Трехслойный пакет образован при связывании центрального слоя из полиэдров K6 и атомов-спейсеров Sn2 с двумя слоями из полиэдров K15=Yb@14(Yb₁₀Sn₄) и атомов-спейсеров Sn7.

Самосборка слоя S₃²-B. Происходит при связывании полиэдров K11 и атомов-спейсеров Yb6, Sn4, Sn5.

Самосборка каркаса S₃³. Каркас структуры S₃³ формируется при упаковке 4-слойных пакетов S₃²-A + S₃²-B в направлении оси c. В элементарной ячейке находится 4-слойный пакет.^.Толщина 4-слойного пакета S₃³ соответствует значению параметра тетрагональной ячейки c = 22.883 Å.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С использованием метода разложения 3D атомной сетки интерметаллида Yb₇₂Sn₄₆-tP118 на кластерные структуры (пакет программ ToposPro) получены данные о комбинаторно возможных типах кластеров, участвующих в образовании кристаллической структуры. Рассмотрен наиболее быстрый вариант самосборки кристаллической структуры с участием трех типов кластеров, формирующих слои из октаэдров K6 = 0@6(Yb₄Sn₂), полиэдров K11 = Sn@10(Yb₈Sn₂), полиэдров K15 = Yb@14(Yb₁₀Sn₄) с участием атомов-спейсеров Yb и Sn. Трехслойный пакет S₃²-А образован при связывании центрального слоя из полиэдров K6 и атомов-спейсеров Sn с слоями из полиэдров K15 = Yb@14(Yb₁₀Sn₄) и атомов-спейсеров Sn. Самосборка слоя S₃²-B ппроисходит при связывании полиэдров K11 с атомами-спейсерами Yb и Sn.

Каркас структуры S₃³ формируется при упаковке 4-слойных пакетов S₃². Толщина 4-слойного пакета S₃³ соответствует значению параметра тетрагональной ячейки c = 22.883 Å.

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

Моделирование самосборки кристаллических структур выполнено при поддержке Минобрнауки РФ в рамках выполнения работ по государственному заданию ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, кластерный анализ выполнен при поддержке Российского научного фонда (РНФ № 21-73-30019).

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.

Авторлар туралы

В. Шевченко

Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова РАН

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: shevchenko@isc.nw.ru
Ресей, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2

Г. Илюшин

Федеральный научно-исследовательский центр «Кристаллография и фотоника»

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

Әдебиет тізімі

Inorganic crystal structure database (ICSD). Fachinformationszentrum Karlsruhe (FIZ), Germany and US National Institute of Standard and Technology (NIST), USA.
Pearson’s Crystal Data-Crystal Structure Database for Inorganic Compounds (PCDIC) ASM International: Materials Park, OH.
Harris I.R., Raynor G.V. Rare earth intermediate phases. I. Phases formed with tin and indium // Journal of the Less-Common Metals. 1965. V. 9. P. 7–19.
Zintl E., Neumayr S. Ueber Legierungsphasen vom Typus NaPb3 // Zeitschrift fuer Elektrochemie. 1933. V. 39. P. 86–97.
Ge Minghui, Corbett J.D. Crystal structure of triytterbium pentastannide Yb3Sn5 // Zeitschrift fuer Kristallographie — New Crystal Structures. 2011. V. 226. P. 445–446.
Palenzona A., Cirafici S. The ytterbium-tin system // Journal of the Less-Common Metals. 1976. V. 46. P. 321–326.
Eckerlin P., Meyer H.J., Woelfel E. Die Kristallstruktur von CaSn und CaGe // Zeitschrift fuer Anorganische und Allgemeine Chemie. 1955. V. 281. P. 322–328.
Palenzona A., Manfrinetti P., Fornasini M.L. Phase diagram of the Ca-Sn system // Journal of Alloys and Compounds. 2000. V. 312. P. 165–171.
Ganguli A.K., Guloy A.M., Leon Escamilla E.A., Corbett J.D. Ca31Sn20 and related compounds: novel Zintl phases containing dimers and pentamers of tin or lead // Inorganic Chemistry. 1993. V. 32. P. 4349–4353.
Leon Escamilla E.A., Corbett J.D. Solid state compounds with tin-tin bonding. Yb36Sn23: A novel compound containing oligomeric tin anions // Inorganic Chemistry. 1999. V. 38. P. 738–743.
Migas D.B., Miglio L., Shaposhnikov V.L., Borisenko V. E. Comparative study of structural, electronic and optical properties of Ca2Si, Ca2Ge, Ca2Sn, and Ca2Pb // Physical Review, Serie 3. B — Condensed Matter. 2003. V. 67. P. 205203–1–205203–7.
Iandelli A., Palenzona A. Das Verhalten des Ytterbiums mit den Metallen der achten Gruppe desperiodischen Systems // Revue de Chimie Minerale. 1976. V. 13. P. 55–61.
Elliott R. P. Laves phases of the rare earths with transition elements // Rare Earths in Modern Science and Technology (Rare Earth Res. Conf.). 1965. P. 215–245.
Kershner C.J., de Sando R.J., Heidelberg R.F., Steinmeyer R.H. Rare earth polonides // Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. (1966), 28(*), 1581–1588.
Bonville P., Imbert P., Jehanno G. Low-temperature Mossbauer study of170Yb in YbBe13 // Journal of Physics F. 1986. V. 16. P. 1873–1883.
Ilyushin G.D. New Cluster Precursors — K5 Pyramids and K4 Tetrahedra — for Self-Assembly of Crystal Structures of Mn4(ThMn4)(Mn4)-tI26, Mn4(CeCo4)(Co4)-tI26, and MoNi4-tI10 Families // Crystallography Reports. 2022. V. 67. P. 1088–1094.
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 NakMn (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. № 4. P. 539–545.
Ilyushin G.D. Intermetallic Compounds KnMm (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. № 7. P. 1095–1105.
Ilyushin G.D. Intermetallic Compounds CsnMk (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. Issue 7. P. 1075–1087.
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.

Қосымша файлдар

Әрекет

1. JATS XML

Жүктеу

2. Fig. 1. Yb72Sn46-tP118. Cluster precursors. The numbers are the bond lengths of atoms in Å.

Жүктеу (196KB)

Метадеректер

3. Fig. 2. Yb72Sn46-tP118: (a) layer S32-A, (b) layer S32-B, (c) layer S32-C.

Жүктеу (419KB)

Метадеректер

4. Fig. 3. Yb72Sn46-tP118. S33 frame.

Жүктеу (363KB)

Метадеректер

Пайдаланушының аты
Құпиясөз
Мені есте сақтау

Құпия сөзді ұмыттыңыз ба?	Тіркеу

Пайдаланушының аты
Құпиясөз
Мені есте сақтау

Құпия сөзді ұмыттыңыз ба?	Тіркеу

Том 50, № 6 (2024)

Том 50, № 6 (2024)

Кластерная самоорганизация интерметаллических систем. Новые кластеры-прекурсоры K15, K11, K6 для самосборки кристаллической структуры Yb72Sn46-tP118

Толық мәтін

Аннотация

Негізгі сөздер

Толық мәтін

ВВЕДЕНИЕ

МЕТОДИКИ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ПРИ КОМПЬЮТЕРНОМ АНАЛИЗЕ

СИММЕТРИЙНЫЙ И ТОПОЛОГИЧЕСКИЙ КОД (ПРОГРАММА) САМОСБОРКИ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ Yb72Sn46-tP118

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Авторлар туралы

В. Шевченко

Г. Илюшин

Әдебиет тізімі

Қосымша файлдар

СИММЕТРИЙНЫЙ И ТОПОЛОГИЧЕСКИЙ КОД (ПРОГРАММА) САМОСБОРКИ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ Yb₇₂Sn₄₆-tP118