1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика и химия стекла
  4. T. 49, № 4, 2023

Физика и химия стекла, 2023, T. 49, № 4, стр. 383-394

Кластерная самоорганизация интерметаллических систем: кластеры-прекурсоры K3, K4, K5, K6, K13 для самосборки кристаллических структур U8Ni10Al36-mC54, U20Ni26-mC46, и U8Co8-cI16

В. Я. Шевченко 1, *, Г. Д. Илюшин 2, **

1 Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН
199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова 2, Россия

2 Федеральный научно-исследовательский центр “Кристаллография и фотоника”
119333 Москва, Ленинский пр. 59, Россия

* E-mail: shevchenko@isc.nw.ru
** E-mail: gdilyushin@gmail.com

Поступила в редакцию 16.03.2023
После доработки 04.04.2023
Принята к публикации 06.04.2023

Аннотация

С помощью компьютерных методов (пакет программ ToposPro) осуществлен комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур U8Ni10Al36-mC54 (a = 15.5470 Å, b = 4.0610 Å, c = 16.4580 Å, β = 120.00°, V = = 899.89 Å3, C m), U20Ni26-mC46 (a = 7.660 Å, b = 13.080 Å, c = 7.649 Å, β = 108.88°, V = 725.26 Å3, C 2/m), U8Co8-cI16 (a = 6.343 Å, V = 255.20 Å3, I 213). Для кристаллической структуры U8Ni10Al36-mC54 установлены 960 вариантов кластерного представления 3D атомной сетки с числом структурных единиц 5, 6, 7. Определены 6 кристаллографически независимых структурных единиц в виде пирамиды K5 = 0@Al(U2Al2), пирамиды K6A = 0@U(NiAl4), пирамиды K6B = 0@U(NiAl4), колец K3A = 0@NiAl2, K3B = 0@NiAl2, K3C = 0@Al3. Для кристаллической структуры U20Ni26-mC46 определены структурные единицы K5 = Ni(Ni2U2) и икосаэдры K13 = Ni@Ni6U6. Для кристаллической структуры U2Co2-cI16 определены структурные единицы – тетраэдры K4 = U2Co2. Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D структур из кластеров-прекурсоров в виде: первичная цепь → слой → → каркас.

Ключевые слова: U8Ni10Al36-mC54, U20Ni26-mC46, U8Co8-cI16, самосборка кристаллической структуры, кластерные прекурсоры K3, K4, K5, K6, K13

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. Perricone A., Noel H. Crystal structure refinements and magnetic behavior of U6Ni, UNi5, UNi2 and the substitution derivative U Ni1.7 Si0.3 // Chemistry of Metals and Alloys. 2008. V. 1. P. 54-57.

  4. Perricone A., Noel H. Crystal structure and magnetic properties of the binary uranium-nickel alloy UNi4 // Intermetallics 2002. V. 10. P. 519–521.

  5. Perricone A., Noel H. Characterization of the new uranium–nickel alloy U10Ni13 // J. Nucl. Mater. 2001. V. 299. P. 260–263

  6. Perricone A., Potel M., Noel H. Crystal structure and magnetic properties of the binary uranium –nickel alloy U11Ni16 // J. Alloys Compd. 2002. V. 340. P. 39–42.

  7. Grin Y.N., Rogl P., Akselrud L.G., Pertlik F. X-ray studies in the systems ZrNi5 –xOx and UNi5 –xAlx // Zeitschrift fuer Kristallographie. 1989. V. 188. P. 271–277.

  8. Dwight A.E. The unit-cell constants of some PuNi3-type compounds // Acta Crystallographica B. 1968. V. 24 P. 1395–1396.

  9. Dommann A., Brandle H., Hulliger F., Fischer P. Crystal structure and magnetic order of UCo5 // J. Less-Common Metals. 1990. V. 158. P. 287–294.

  10. Baenziger N.C., Rundle R.E., Snow A.I., Wilson A.S. Compounds of Uranium with the Transition Metals of the First Long Period // Acta Crystallog. 1950. V. 3. P. 34–40.

  11. Kimball C.W., Vaishnava P.P., Dwight A.E. Phonon anomalies and local atomic displacements in the exchange-enhanced superconductor U6Fe // Physical Review, Serie 3. B – Condensed Matter. 1985. V. 32. P. 4419–4425.

  12. Lebech B., Wulff M., Lander G.H., Rebizant J., Spirlet J.C., Delapalme A. Neutron diffraqction studies of the crystalline and magnetic properties of UFe2 // J. Phys.: Condens. Matter. 1989. V. 1. P. 10229-248.

  13. Lawson A.C. Jr., Smith J.L., Willis J.O., O’Rourke J.A., Faber J., Hitterman R.L. Orthorhombic structure of UMn2 at low temperatures // J. Less-Common Metals 1985. V. 107. P. 243–248.

  14. Richter C.G., Jeitschko W., Kuennen B., Gerdes M.H. The ternary titanium transition metal bismuthides Ti4TBi2 with T = Cr, Mn, Fe, Co and Ni // J. Solid State Chem. 1997. V. 133. P. 400–406.

  15. Bauer E.D., Sidorov V.A., Bobev S., Mixson D.J., Thompson J.D., Sarrao J.L., Hundley M.F. High-pressure investigation of the heavy-fermion antiferromagnet U3Ni5Al19 // Physical Review, Serie 3. B – Condensed Matter. 2005. V. 71. P. 1–12.

  16. Shevchenko V.Ya., Ilyushin G.D., Blatov V.A. Cluster Self-Organization of Intermetallic Systems: New Two-Layer Nanocluster-Precursor K44 = 0@8(U2Ni6) @36(U12Ni24) in the Crystal Structure U66Ni96–hR162 // Glass Physics and Chemistry. 2021. V. 47. P. 525–532.

  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. 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.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска содержание выпуска

Физика и химия стекла

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал