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). Nazwa związków pochodzi od nazwiska naukowca Rogera Chevrela, który jako jeden z pierwszych otrzymał i opisał te związki w 1971 w Rennes we Francji. Obecne znanych jest ponad 160 różnych związków Chevrela. 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.

Struktura krystaliczna

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). 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

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). 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.
  • przewodnictwo jonowe co pozwoliło wykorzystać te materiały jako elektrody do baterii magnezowych lub baterii cynkowych (np. Zn2Mo6S8 do).

Najpopularniejsze przykłady faz Chevrela

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

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

Przypisy

  1. 1 2 3 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. 1 2 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.).
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.