Wikipedia

Fazy Chevrela

Fazy Chevrela (klastry Chevrela) – grupa związków chemicznych o ogólnym wzorze MxMo6X8, gdzie M może być jednym z ponad 25 różnych pierwiastków (metale alkaliczne, ziem alkalicznych, przejściowe, lantanowce i aktynowce), które są jedno-, dwu- lub trójwartościowe, x może wynosić od 1 do 4, a X jest zwykle jednym z chalkogenków (S, Se lub Te)[1]. Nazwa związków pochodzi od nazwiska naukowca Rogera Chevrela, który jako jeden z pierwszych otrzymał i opisał te związki w 1971[2] w Rennes we Francji[3]. Obecne znanych jest ponad 160 różnych związków Chevrela[4]. Fazy Chevrela otrzymuje się w procesie spiekania proszków prekursorów czystych pierwiastków w wysokich temperaturach (~1000 °C) np. w ampułkach kwarcowych. Fazy Chevrela są pierwszymi materiałami, w których odkryto występowanie nadprzewodnictwa i magnetyzmu jednocześnie[1].

Struktura klastra Mo6X8 (X = S, Se, Te), który jest podstawowym blokiem romboedrycznej struktury faz Chevrela
Struktura krystaliczna faz Chevrela MMo6X8. Atomy: M – czarne kule, Mo – fioletowe fule, X – żółte kule.

Struktura krystaliczna edytuj

Fazy Chevrel krystalizują w układzie trygonalnym w grupie przestrzennej R3 (nr 148). Komórka elementarna tych faza składa się z ciasno upakowanych 6 atomów molibdenu, które połączone są ze sobą wiązaniami metalicznymi. Odległości między tymi atomami wynoszą od 2,65 do 2,80 Å i są bardzo zbliżone do odległości atomów w czystym molibdenie (2,72 Å)[1]. Atomy molibdenu znajdują się wewnątrz lekko zdeformowanego sześcianu zbudowanego z 8 atomów chalkogenków (X = S, Se, Te). Razem tworzy to jednostkę Mo6X8, która jest podstawową wszystkich pozostałych faz Chevrela. Klastry Mo6X8 umieszczone są w strukturze zbudowanej z atomów M.

Właściwości fizyczne edytuj

Cechą wspólną wszystkich faz Chevrela jest ich struktura krystaliczna. W zależności od składu chemicznego obserwuje się różne właściwości fizyczne:

  • nadprzewodnictwo, wiele tych materiałów charakteryzuje się nadprzewodnictwem o stosunkowo wysokiej temperaturze krytycznej (np. TSC = 15 K dla PbMo6S8) oraz bardzo dużym polu krytycznym (60 T dla PbMo6S8)[5]. Ze względu na kruchość tych materiałów tworzenie przewodów nadprzewodzących jest problematyczne. Inne materiały o dobrych właściwościach nadprzewodzących: SnMo6S8.
  • ferromagnetyzm, w fazach zawierających metale ziem rzadkich (RE) poza nadprzewodnictwem obserwuje się dalekozasięgowe uporządkowanie magnetyczne np. HoMo6S8 jest nadprzewodnikiem z TSC = 1,8 K, który następnie przechodzi do stanu normalnego i wykazuje uporządkowanie ferromagnetyczne w T = 0,7 K[6].
  • przewodnictwo jonowe co pozwoliło wykorzystać te materiały jako elektrody do baterii magnezowych[9] lub baterii cynkowych (np. Zn2Mo6S8 do[10]).

Najpopularniejsze przykłady faz Chevrela edytuj

Obecnie znanych jest ponad 160 różnych faz Chevrela[4], niektóre z nich to:

  • Mo6S8, Mo6Se8, Mo6Te8,
  • PbMo6S8, SnMo6S8, CaMo6S8,
  • LaMo6S8, HoMo6S8,
  • Zn2Mo6S8,
  • Cu2Mo6Te8,
  • Cu4Mon6Sn8,

Przypisy edytuj

  1. ↑ a b c Octavio Peña, Chevrel phases: Past, present and future, „Physica C: Superconductivity and its Applications”, 514, 2015, s. 95–112, DOI: 10.1016/j.physc.2015.02.019 [dostęp 2023-04-15] (ang.).
  2. ↑ Roger Chevrel, Marcel Sergent, Jacques Prigent, Sur de nouvelles phases sulfurées ternaires du molybdène, „Journal of Solid State Chemistry”, 3 (4), 1971, s. 515–519, DOI: 10.1016/0022-4596(71)90095-8 [dostęp 2023-04-15] (fr.).
  3. ↑ André Perrin, Christiane Perrin, Roger Chevrel, Chevrel Phases: Genesis and Developments, Cham: Springer International Publishing, 2019, s. 1–30, DOI: 10.1007/430_2019_35, ISBN 978-3-030-25124-6 (ang.).
  4. ↑ a b Octavio Peña, Marcel Sergent, Rare earth based chevrel phases REMo6X8: Crystal growth, physical and superconducting properties, „Progress in Solid State Chemistry”, 19 (3), 1989, s. 165–281, DOI: 10.1016/0079-6786(89)90003-4 [dostęp 2023-04-15] (ang.).
  5. ↑ David A. Cardwell, David C. Larbalestier, Aleksander Braginski (red.), Handbook of superconductivity, Fundamentals and materials. Volume One, Second edition, [Boca Raton] 2022, ISBN 978-0-429-17918-1, OCLC 1325205020.
  6. ↑ P. Burlet i inni, Magnetism and superconductivity in the Chevrel phase HoMo6S8, „Physica B: Condensed Matter”, 215 (1), 1995, s. 127–133, DOI: 10.1016/0921-4526(95)00032-5 [dostęp 2023-04-15] (ang.).
  7. ↑ C Roche i inni, Study of Chevrel phases for thermoelectric applications: band structure calculations on compounds (M = metal), „Journal of Physics: Condensed Matter”, 10 (21), 1998, L333–L339, DOI: 10.1088/0953-8984/10/21/001 [dostęp 2023-04-15].
  8. ↑ Michihiro Ohta, Atsushi Yamamoto, Haruhiko Obara, Thermoelectric Properties of Chevrel-Phase Sulfides MxMo6S8 (M: Cr, Mn, Fe, Ni), „Journal of Electronic Materials”, 39 (9), 2010, s. 2117–2121, DOI: 10.1007/s11664-009-0975-0 [dostęp 2023-04-15] (ang.).
  9. ↑ Katharina Helmbrecht, Holger Euchner, Axel Groß, Revisiting the Chevrel Phase: Impact of Dispersion Corrections on the Properties of Mo6S8 for Cathode Applications**, „Batteries & Supercaps”, 5 (8), 2022, DOI: 10.1002/batt.202200002 [dostęp 2023-04-15] (ang.).
  10. ↑ Munseok S. Chae, Seung-Tae Hong, Prototype System of Rocking-Chair Zn-Ion Battery Adopting Zinc Chevrel Phase Anode and Rhombohedral Zinc Hexacyanoferrate Cathode, „Batteries”, 5 (1), 2019, s. 3, DOI: 10.3390/batteries5010003 [dostęp 2023-04-15] (ang.).
Źródło: „https://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Fazy_Chevrela&oldid=71669172”