АНАЛИЗ СТЕРЕОАТОМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВАНАДАТОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ

ANALYSIS OF STEREOATOMIC PARAMETERS OF RARE-EARTH VANADATES

Marianna Nezhurina

student of faculty of physics and technology Kuban State University,

Russia, Krasnodar

АННОТАЦИЯ

В статье приведены результаты стереоатомного анализа редкоземельных ванадатов. Проведенное исследование параметров полиэдров Вороного-Дирихле для данных молибдатов позволяет увидеть закономерности стереохимических свойств кристаллов и их состава. 

ABSTRACT

Results of stereoatomic analysis of double rare-earth vanadates are presented in the article. Conducted study of characteristics of double rare-earth potassium molybdates Voronoi-Dirichlet polyhedra allows to make a conclusion about structure dependence of crystals’ stereochemical properties.

Ключевые слова: стероатомный анализ, редкоземельные ванадаты, полиэдры Вороного-Дирихле.

Keywords: stereoatomic analysis, rare-earth vanadates, Voronoi-Dirichlet polyhedra.

 (Re — ион редкоземельного металла,  — ванадий) имеет схожее кристаллографическое поведение с  [1]. Недавно проведенные исследования [2-5] были направлены на изучение фазового этих соединений.

Соединения  имеют пространственную группу  при комнатной температуре. При высоком давлении, эти цирконовые  трансформируются в тетрагональную фазу типа шеелита [6].

Фазы шеелита традиционно славятся своими люминесцентными свойствами. Стоит отметить, что фаза шеелита для соединений  не является устойчивой при высоком давлении. Поэтому создание стабильной фазы шеелита для этих кристаллов является важной задачей современных исследований.

В данной статье был использован метод стероатомного анализа для изучения кристаллической структуры соединений . Стереоатомный анализ позволяет получить больше информации о взаимных расположениях атомов и взаимодействии между ними из стандартных кристаллических данных, полученных рентгеноструктурного анализа [7].

Стереоатомный анализ проводился  с использованием программного комплекса TOPOS [8], который позволяет анализировать топологию кристаллических структур.

Основные характеристики полиэдров ВД для исследуемых молибдатов приведены в таблице 1, где:

 — радиус сферического домена,

 — объем полиэдра ВД,

 — второй момент инерции полиэдра ВД ,

Ω — телесный угол,

 — площадь соприкосновения полиэдров ВД.

Таблица 1.

Параметры полиэдров Вороного-Дирихле для атомов Re в соединениях , где Re - атомы редкоземельных металлов [9]

Рисунок 1. Зависимость радиуса сферического домена полиэдра ВД от атома Re в кристаллах

Параметр  обратно пропорционален степени переноса электронной плотности с валентных орбиталей атома Re на орбитали, окружающих его атомов кислорода [9].

Для исследуемых молибдатов видно (рис. 1), что максимальный радиус сферического домена полиэдра ВД у кристалла , а минимальный у

Рисунок 2. Зависимость параметра  полиэдра ВД от атома Re в кристаллах

 увеличивается при увеличении вклада направленных взаимодействий в общую энергию кристалла, то есть увеличении степени ковалентности связей. Увеличение ковалентности  связи между редкоземельным ионом и его окружением соответствует расширению 4f оболочки и соответственно увеличению притяжения между электронными оболочками ионов редкоземельных металлов [10]. Для исследуемых соединений, наибольшее значение параметра  наблюдается у .

Список литературы:

1. Li-Ping Li et al 2001 J. Electrochem. Soc. 148 J45
2. А. Jayaraman, G. A. Kourouklis, G. P. Espinosa, A. S. Cooper, and L. G. Vanuitert,J. Phys. Chem. Solids,48, 755
3. S. J. Duclos, A. Jayaraman, G. P. Espinosa, A. S. Cooper, and R. G. Sr. Maines,J.Phys. Chem. Solids,50, 769
4. J. W. Hur, H. C. Lee, M. S. Jang, D. H. Yoo, and H. K. Kim,Ferroelectrics,109,197
5. R. W. G. Wyckoff,Crystal Structures, 2nd ed., Vol. 3, Interscience, New York.
6. А.T. Aldred,Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci., 40,  569.
7. Сережкин,     В. Н. Кристаллохимические радиусы и     координационные числа атомов: учебное     пособие/ Д. В. Пушкин. Самара: Издательство     «Самарский университет», 2004. – 27 с.
8. Applied Topological Analysis of Crystal Structures with the Program Package ToposPro Vladislav A. Blatov, Alexander P. Shevchenko, and Davide M. Proserpio Crystal Growth & Design 2014 14 (7), 3576-3586 DOI: 10.1021/cg500498k 
9. M. de Jong, W. Chen, T. Angsten, A. Jain, R. Notestine, A. Gamst, M. Sluiter, C. K. Ande, S. van der Zwaag, J. J. Plata, C. Toher, S. Curtarolo, G. Ceder, K. A. Persson, M. Asta Charting the complete elastic properties of inorganic crystalline compounds Scientific Data 2: 150009 (2015). doi:10.1038/sdata.2015.9
10. Клименко В.А., Скачедуб А. В, Исаев В. А. Стереоатомный анализ кристаллов CaWO4 и CaMoO4 при внешнем давлении // Оптика и спектроскопия конденсированных сред, Материалы XXV Международной конференции. Под научной редакцией В.А. Исаева, А.В. Лебедева. 2019. Краснодар: 2019.