stringtranslate.com

Триселенид ниобия

Триселенид ниобия — неорганическое соединение , относящееся к классу трихалькогенидов переходных металлов . Его формула NbSe3 . Это первый описанный пример одномерного соединения, демонстрирующего явление скользящих волн плотности заряда . [1] Благодаря многочисленным исследованиям и продемонстрированным явлениям в квантовой механике, триселенид ниобия стал модельной системой для квазиодномерных волн плотности заряда.

Структура

Триселенид ниобия имеет высокоанизотропную структуру . Центры Nb4 + связаны внутри тригональных призм, определяемых шестью лигандами Se. Две пары из этих шести атомов Se связаны друг с другом, образуя полиселенид Se2−2; другие два существуют как одноатомный Se 2− . [2] Призмы NbSe 6 образуют бесконечные копараллельные цепи. Хотя призмы имеют одинаковую координацию, ячейка состоит из трех типов цепей, повторяющихся дважды, где каждая цепь определяется длиной связи Se–Se. Длины связей Se–Se составляют 2,37, 2,48 и 2,91 ангстрем . [3] [4]

Синтез

Соединение получают путем твердофазной реакции нагрева ниобия и селена при температуре 600–700 °C:

Nb + 3 Se → NbSe 3

Полученные черные кристаллы могут содержать примеси NbSe 2. Образцы можно очищать методом химического переноса паров (CVT) при температуре от 650 до 700 °C. Нижний предел CVT определялся температурой, при которой NbSe 2 перестает быть стабильным. [5]

Характеристики

Измерения на NbSe 3 предоставили существенные доказательства переноса волны зарядовой плотности (CDW), закрепления CDW, магнетизма, осцилляций Шубникова-де Хасса и эффекта Ааронова-Бома .

Электросопротивление большинства металлических соединений уменьшается с понижением температуры. По большей части NbSe 3 следует этой тенденции, за исключением двух аномалий, где электросопротивление достигает двух локальных максимумов при 145 К (−128 °C) и 59 К (−214 °C). Максимумы приводят к резкому снижению электропроводности. Это наблюдение объясняется образованием волн плотности заряда, которые открывают щели в поверхности Ферми . Это открытие заставляет 1-D линейную систему вести себя больше как полупроводник и меньше как металл, переход, обычно известный как переход Пайерлса . NbSe 3 продолжает оставаться металлическим, несмотря на переход Пайерлса, потому что образование волн плотности заряда не полностью удаляет поверхность Ферми, явление, известное как несовершенное гнездование поверхности Ферми. [6]

В форме нановолокон NbSe 3 проявляет сверхпроводимость ниже 2 К (−271 °C).

Триселенид ниобия рассматривался в качестве катодного материала для перезаряжаемых литиевых батарей из-за его волокнистой структуры, высокой электропроводности и высокой гравиметрической и объемной плотности энергии при комнатной температуре. [7]

Ссылки

  1. ^ Monçeau, P.; Ong, N.; Portis, A.; Meerschaut, A.; Rouxel, J. (1976). "Электрическое поле пробоя волны плотности заряда — индуцированные аномалии в NbSe 3 ". Physical Review Letters . 37 (10): 602. Bibcode :1976PhRvL..37..602M. doi :10.1103/PhysRevLett.37.602.
  2. ^ Хоффманн, Роальд; Шайк, Сэзон; Скотт, Дж. К.; Вангбо, Мён-Хван; Фоши, Мэри Дж. (сентябрь 1980 г.). "Электронная структура NbSe3" (PDF) . Журнал химии твёрдого тела . 34 (2): 263–269. Bibcode : 1980JSSCh..34..263H. doi : 10.1016/0022-4596(80)90230-3.
  3. ^ Горьков, Л. П.; Грюнер, Г., ред. (1985). "Трихалькогениды переходных металлов". Современные проблемы в науке о конденсированных веществах [ Волны плотности заряда в твердых телах ]. Том 25. Северная Голландия: Elsevier Science Publishers BV ISBN 0-444-87370-8.
  4. ^ Hodeau, JL; Marezio, M.; Roucau, C.; Ayroles, R.; Meerschaut, A.; Rouxel, J.; Monceau, P. (1978). «Волны плотности заряда в NbSe 3 при 145 K: исследования рентгеновской и электронной дифракции кристаллических структур». Journal of Physics C. 11 ( 20): 4117–4134. Bibcode : 1978JPhC...11.4117H. doi : 10.1088/0022-3719/11/20/009.
  5. ^ Tang, H.; Li, C.; Yang, X.; Mo, C.; Cao, K.; Yan, F. (2011). «Синтез и трибологические свойства нановолокон NbSe3 и микролистов NbSe2». Crystal Research and Technology . 46 (4): 400. doi :10.1002/crat.201100030. S2CID  96226495.
  6. ^ Hodeau, JL; Marezio, M.; Roucau, C.; Ayroles, R.; Meerschaut, A.; Rouxel, J.; Monceau, P. (1978). "Волны зарядовой плотности в NbSe3 при 145 К: Кристаллические структуры, рентгеновские и электронные дифракционные исследования". Journal of Physics C: Solid State Physics . 11 (20): 4117. Bibcode :1978JPhC...11.4117H. doi :10.1088/0022-3719/11/20/009.
  7. ^ Ратнакумар, Б. В.; Стефано, С.; Бэнкстон, К. П. (1989). «Сопротивление переменного тока катода из триселенида ниобия во вторичных литиевых ячейках». Журнал прикладной электрохимии . 19 (6): 813. doi :10.1007/BF01007927. S2CID  98476675.