Crystal Chemistry of Minerals and Inorganic Compounds with Lavendulan Clusters. I. New Compound Na15–2xCu7+x(AsO4)8F3Cl2 (x ~ 0.12) and Its Relation to Axelite

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The new compound Na15–2xCu7+x(AsO4)8F3Cl2 (x ~ 0.12) was obtained by chemical transport reactions. The crystal structure at 100 K (tetragonal, P4bm, a = 14.58917(16), c = 8.30072(14) Å, V = 1766.76(5) Å3, Z = 2) was solved by direct methods and refined to R1 = 0.025. The crystal structure is based upon copper-arsenate layers formed by combining lavendulan clusters based on Cu1 and Cu2 atoms through Cu3O4FCl octahedra. The crystal structure exhibits sharp axial asymmetry. The Na15–2xCu7+x(AsO4)8F3Cl2 (x ~ 0.12) compound is closely related to axelite Na14Cu7AsO4)8F2Cl2. Nonstoichiometry of composition is caused by isomorphism according to the scheme 2Na+ → Cu2+ + ☐.

Авторлар туралы

I. Kornyakov

Nanomaterials Research Centre, Kola Science Centre, RAS; Institute of Earth Sciences, St Petersburg State University

Apatity, Russia; Saint Petersburg, Russia

S. Krivovichev

Nanomaterials Research Centre, Kola Science Centre, RAS; Institute of Earth Sciences, St Petersburg State University

Email: s.krivovichev@ksc.ru
Apatity, Russia; Saint Petersburg, Russia

A. Kasatkin

Fersman Mineralogical Museum, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Babkevich P., Testa L., Kimura K., Kimura T., TuckerG.S., Roessli B., RønnowH.M. Magnetic structure of BaTiOCu4(PO4)4 probed using spherical neutron polarimetry. Phys. Rev. 2017. Vol. B96. P. 214436.
  2. Bednorz J.G., MüllerK.A. Possible high Tc superconductivity in the Ba-La-Cu-O system. Z.Phys. 1986. Vol. B64. P. 189—193.
  3. Bindi L., Nespolo M., Krivovichev S.V., Chapuis G. and Biagioni C. Producing highly complicated materials. Nature does it better. Rep. Progr. Phys. 2020. Vol. 83. P. 106501.
  4. Birch W., Pring A., Kolitsch U. Bleasdaleite, (Ca, Fe3+)2Cu5(Bi, Cu)(PO4)4(H2O, OH, Cl)13, a new mineral from Lake Boga, Victoria, Australia. Austr. J. Miner. 1999. Vol. 5. P. 69—75.
  5. Breithaupt A. Bestimmung neuer Mineralien. 3. Lavendulan. J. Prakt. Chem. 1837. Bd. 10. S. 505—506.
  6. Brese N. E., O’Keeffe M. Bond-valence parameters for solids. Acta Cryst. 1991. Vol. B47. P. 192—197.
  7. Chiappero P.-J., Sarp H. Zdenekite, NaPbCu5(AsO4)4Cl·5H2O, a new mineral from the Cap Garonne Mine, Var, France. Eur. J. Miner. 1995. Vol. 7. P. 553—557.
  8. Cooper M.A., Hawthorne F.C., Pinch W.W., Grice J.D. Andyrobertsite and Calcioandyrobertsite: Two New Minerals from the Tsumeb Mine, Tsumeb, Namibia. Miner. Rec. 1999. Vol. 30(3). P. 181—186.
  9. CrysAlisPro Software System, version 1.171.41.104a. 2021. Rigaku Oxford Diffraction: Oxford, UK.
  10. Dolomanov O.V., Bourhis L.J., Gildea R.J., Howard J..K., Puschmann H. OLEX2: A complete structure solution, refinement and analysis program. J.Appl. Cryst. 2009. Vol. 42. P. 339—341.
  11. Gorelova L.A., Vergasova L.P., Krivovichev S.V., Yu.Avdontseva E.Yu., Moskaleva S.V., Karpov G.A., Filatov S.K. Bubnovaite, K2Na8Ca(SO4)6, a new mineral species with modular structure from the Tolbachik volcano, Kamchatka peninsula, Russia. Eur. J.Miner. 2016. Vol. 28. P. 677—686.
  12. Hayashida T., Kimura K., Urushihara D., Asaka T., Kimura T. Observation of ferrochiral transition induced by an antiferroaxial ordering of antipolar structural units in Ba(TiO)Cu4(PO4)4. J.Amer. Chem. Soc. 2021. Vol. 143. P. 3638—3646.
  13. Hayashida T., Kimura K., Kimura, T. Switching crystallographic chirality in Ba(TiO)Cu4(PO4)4 by laser irradiation. J. Phys. Chem. Lett. 2022. Vol. 13. P. 3857—3862.
  14. Hurlbut C.S.Jr. Sampleite, a new mineral from Chuquicamata, Chile. Amer. Miner. 1942. Vol. 27. P. 586—589.
  15. Inosov D.S. Quantum magnetism in minerals. Adv. Phys. 2018. Vol. 67. P. 149—252.
  16. Islam S.S., Ranjith K.M., Baenitz M., Skourski Y., Tsirlin A.A., Nath R. Frustration of square cu- pola in Sr(TiO)4(PO4)4. Phys. Rev. 2018. Vol. B97. P. 174432.
  17. Kato Y., Kimura K., Miyake A., Tokunaga M., Matsuo A., Kindo K., Akaki M., Hagiwara M., Sera M., Kimura T., Motome Y. Magnetoelectric behavior from S = 1/2 asymmetric square cupolas. Phys. Rev. Lett. 2017. Vol. 118. P. 107601.
  18. Kimura K., Babkevich P., Sera M., Toyoda M., Yamauchi K., Tucker G.S., Martius J., Fennell T., Manuel P., Khalyavin D.D., Johnson R.D., Nakano T., Nozue Y., RønnowH.M., Kimura T. Magnetodielectric detection of magnetic quadrupole order in Ba(TiO)Cu4(PO4)4 with Cu4O12 square cupolas. Nat. Comm. 2016a. Vol. 7. P. 13039.
  19. Kimura K., Sera M., Kimura T. A2+ Cation control of chiral domain formation in A(TiO)Cu4(PO4)4 (A = Ba, Sr). Inorg. Chem. 2016b. Vol. 55. P. 1002—1004.
  20. Kimura K., Sera M., Nakano T., Nozue Y., Kimura T. Magnetodielectric properties of the square cupola antiferromagnet Ba(TiO)Cu4(PO4)4. Phys. B: Cond. Matt. 2018a. Vol. 536. P. 93—95.
  21. Kimura K., Toyoda M., Babkevich P., Yamauchi K., Sera M., NassifV., Rønnow H.M., Kimura T. A-cation control of magnetoelectric quadrupole order in A(TiO)Cu4(PO4)4 (A = Ba, Sr, and Pb). Phys. Rev. 2018b. Vol. B97. P. 134418.
  22. Kimura K., Kimura S., Kimura T. Magnetoelectric behaviors in magnetic-field-induced phases of Pb(TiO)Cu4(PO4)4. J.Phys. Soc. Japan. 2019. Vol. 88. P. 093707.
  23. Kimura K., Urushihara D., Asaka T., Toyoda M., Miyake A., Tokunaga M., Matsuo A., Kindo K., Yamauchi K., Kimura T. Synthesis, Structure, and anomalous magnetic ordering of the spin‑1/2 coupled square tetramer system K(NbO)Cu4(PO4)4. Inorg. Chem. 2020. Vol. 59. P. 10986—10995.
  24. Kimura K., Kato Y., Kimura S., Motome Y., Kimura T. Crystal-chirality-dependent control of magnetic domains in a time-reversal-broken antiferromagnet. Quantum Mater. 2021. Vol. 6. P. 54.
  25. Kimura K., Katsuyoshi T., Miyake A., Tokunaga M., Kimura S., Kimura T. Chirality-dependent magnetoelectric responses in a magnetic-field-induced ferroelectric phase of Pb(TiO)Cu4(PO4)4. Adv. Electr. Mater. 2022. Vol. 8. P. 2200167.
  26. Kiriukhina G., Yakubovich O., Shvanskaya L., Volkov A., Dimitrova O., Simonov S., Volkova O., Vasiliev A. A novel mineral-like copper phosphate chloride with a disordered guest structure: Crystal chemistry and magnetic properties. Materials. 2022. Vol. 15. P. 1411.
  27. Kornyakov I.V., Shilovskikh V.V., Bocharov V.N., Kalashnikova S.A., Krivovichev S.V. Polyoxometalates from gases: Mineral-inspired synthesis and characterization of novel compounds containing [M⊂Cu12O8(AsO4)8]q– polyoxocuprate clusters [M = Ti(IV), Bi(III)]. Inorg. Chem. Comm. 2023. Vol. 157. P. 111435.
  28. Krivovichev S.V. Minerals with antiperovskite structure: a review. Z.Kristallogr. 2008. Vol. 223. P. 109—113.
  29. Krivovichev S.V. Structural complexity of minerals: information storage and processing in the mineral world. Miner. Mag. 2013. Vol. 77. N 3. P. 275—326.
  30. Krivovichev S.V. Structural diversity and complexity of antiperovskites. Coord. Chem. Rev. 2024. Vol. 498. P. 215484.
  31. Krivovichev S.V., Krivovichev V.G., Hazen R.M., Aksenov S.M., Avdontceva M.S., BanaruA.M., GorelovaL.A., IsmagilovaR.M., KornyakovI.V., KuporevI.V., Morrison S.M., Panikorovskii T.L., Starova G.L. Structural and chemical complexity of minerals: an update. Mineral. Mag. 2022. Vol. 86. P. 183—204.
  32. Meyer S., Müller-Buschbaum Hk. Cu4O12-baugruppen aus planaren CuO4-polygonen im barium-vanadi- loxocuprat(II)-phosphat Ba(VO)Cu4(PO4)4. Z.Anorg. Allg. Chem. 1997. Bd. 623. S. 1693—1698.
  33. Nomura T., Kato Y., Motome Y., Miyake A., Tokunaga M., Kohama Y., Zherlitsyn S., Wosnitza J., Kimura S., Katsuyoshi T., Kimura T., Kimura K. High-field phase diagram of the chiral-lattice antiferromagnet Sr(TiO)Cu4(PO4)4. Phys. Rev. 2023. Vol. B108. P. 054434.
  34. Norman M.R. Herbertsmithite and the search for the quantum spin liquid. Rev. Mod. Phys. 2016. Vol. 88. P. 041002.
  35. Ondruš P., Veselovský F., Skála R., Sejkora J., Pažout R., Frýda J., Gabašová A., Vajdak J. Lemanskiite, NaCaCu5(AsO4)4Cl·5H2O, a new mineral species from the Abundancia mine, Chile. Canad. Miner. 2006. Vol. 44. P. 523—531.
  36. Pekov I.V., Zubkova N.V., Agakhanov A.A., Yapaskurt V.O., Belakovskiy D.I., Britvin S.N., Sidorov E.G., Kutyrev A.V., Pushcharovsky D.Yu. New arsenate minerals from the Arsenatnaya fumarole, Tolbachik volcano, Kamchatka, Russia. XIX. Axelite, Na14Cu7(AsO4)8F2Cl2. Miner. Mag. 2022. Vol. 87. P. 109—117.
  37. Rästa R., Heinmaa I., Kimura K., Kimura T., Stern R. Magnetic structure of the square cupola compound Ba(TiO)Cu4(PO4)4. Phys. Rev. 2020. Vol. B101. P. 054417.
  38. Sarp H. La mahnertite, (Na, Ca)Cu3(AsO4)2Cl·5H2O, un nouveau minéral de la mine de Cap Garonne, Var, France. Arch. Sci. Genève. 1996. Vol. 49 (2). P. 119—124.
  39. Sheldrick G.M. SHELXT — Integrated space-group and crystal structure determination. Acta Cryst. 2015a. Vol. A71. P. 3—8.
  40. Sheldrick G.M. Crystal structure refinement with SHELXL. Acta Cryst. 2015b. Vol. C71. P. 3—8.
  41. Süsse P., Schnorrer-Köhler G. Richelsdorfit, Ca2Cu5Sb[Cl(OH)6(AsO4)4]·6H2O, ein neues Mineral. N. Jb. Miner. Mh. 1983. S. 145—150.
  42. Süsse P., Tillmann B. The crystal structure of the new mineral richelsdorfite, Ca2Cu5Sb(Cl/(OH)6/(AsO4)4)·6H2O. Z. Krist. 1987. Vol. 179. P. 323—334.
  43. Testa L., Babkevich P., Kato Y., Kimura K., Favre V., Rodriguez-Rivera J. A., Ollivier J., Raymond S., Kimura T., Motome Y., Normand B., Rønnow H.M. Spin dynamics in the square-lattice cupola system Ba(TiO)Cu4(PO4)4. Phys. Rev. 2022. Vol. B105. P. 214406.
  44. Yakovenchuk V.N., Pakhomovsky Ya.A., Konoplyova N.G., Panikorovskii T.L., Mikhailova Yu.A., Bocharov V.N., Krivovichev S.V., Ivanyuk G.Yu. Epifanovite, NaCaCu5(PO4)4[AsO2(OH)2]·7H2O: a New mineral from the Kester deposit, Sakha (Yakutia) Republic, Russia. Zapiski RMO (Proc. Russian Miner. Soc.). 2017. N 3. P. 30—39 (in Russian, English translation: Geol. Ore Dep. 2018. Vol. 60. P. 587—593).
  45. Yue X., Ouyang Z., Cui M., Yin L., Xiao G., Wang Z., Liu J., Wang J., Xia Z., Huang X., HeZ. Syn- theses, structure, and 2/5 magnetization plateau of a 2D layered fluorophosphate Na3Cu5(PO4)4F·4H2O. Inorg. Chem. 2018. Vol. 57. P. 3151—3157.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».