Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2022, выпуск 12 » Статья стр. 1900
<<<>>>
Электронная зонная структура, распределение зарядовой плотности и химическая связь в молекулярных кристаллах халькогенов
DOI: 10.21883/FTT.2022.12.53639.417
Переводная версия: 10.21883/PSS.2022.12.54378.417
Орлов В.Г. 1,2, Сергеев Г.С. 1
1Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", Москва, Россия
2Московский физико-технический институт (Государственный университет), Долгопрудный, Московская обл., Россия
Email: valeryorlov3@gmail.com, sgregory@rambler.ru
Поступила в редакцию: 27 июня 2022 г.
В окончательной редакции: 4 июля 2022 г.
Принята к печати: 4 июля 2022 г.
Выставление онлайн: 27 сентября 2022 г.
PDF версия
С целью классификации типов химической связи в молекулярных кристаллах халькогенов теоретически исследованы электронная зонная структура и распределение зарядовой плотности в ромбоэдрическом и моноклинном селене, а также в ромбоэдрической и орторомбической сере. Найдено, что валентные s- и низколежащие по энергии p-электроны вносят основной вклад в ковалентные связи между ближайшими соседними атомами в кольцеобразных молекулах, в то время как все типы валентных p-электронов обеспечивают связь между кольцами атомов в кристаллах. Параметры критических точек и характер распределения зарядовой плотности в их окрестности указывают на сосуществование нескольких типов химической связи в молекулярных кристаллах Se и S: ковалентного, полуметаллического, а также еще одного типа связи, характеризуемого флуктуациями зарядовой плотности. Силы Ван-дер-Ваальса, существенные для нахождения равновесных параметров кристаллических решеток, оказывают небольшое влияние на распределение зарядовой плотности и на химическую связь в кристаллах халькогенов. Ключевые слова: халькогены, молекулярные кристаллы, электронная зонная структура, типы химической связи.
  1. Application of Chalcogenides: S, Se, and Te / Ed. G.K. Ahluwalia. Springer International Publishing, Cham (2017)
  2. M. Hirayama, R. Okugawa, S. Ishibashi, S. Murakami, T. Miyake. Phys. Rev. Lett. 114, 206401 (2015)
  3. M. Sakano, M. Hirayama, T. Takahashi, S. Akebi, M. Nakayama, K. Kuroda, K. Taguchi, T. Yoshikawa, K. Miyamoto, T. Okuda, K. Ono, H. Kumigashira, T. Ideue, Y. Iwasa, N. Mitsuishi, K. Ishizaka, S. Shin, T. Miyake, S. Murakami, T. Sasagawa, T. Kondo. Phys. Rev. Lett. 124, 136404 (2020)
  4. S.S. Tsirkin, I. Souza, D. Vanderbilt. Phys. Rev. B 96, 045102 (2017)
  5. Y.-H. Chan, B. Kilic, M.M. Hirschmann, C.-K. Chiu, L.M. Schoop, D.G. Joshi, A.P. Schnyder. Phys. Rev. Mater. 3, 124204 (2019)
  6. K. Nakayama, M. Kuno, K. Yamauchi, S. Souma, K. Sugawara, T. Oguchi, T. Sato, T. Takahashi. Phys Rev. B 95, 125204 (2017)
  7. G. Gatti, D. Gosalbez-Marti nez, S.S. Tsirkin, M. Fanciulli, M. Puppin, S. Polishchuk, S. Moser, L. Testa, E. Martino, S. Roth, Ph. Bugnon, L. Moreschini, A. Bostwick, C. Jozwiak, E. Rotenberg, G. Di Santo, L. Petaccia, I. Vobornik, J. Fujii, J. Wong, D. Jariwala, H.-A. Atwater, H.M. R nnow, M. Chergui, O.V. Yazyev, M. Grioni, A. Crepaldi. Phys. Rev. Lett. 125, 216402 (2020)
  8. International Tables for Crystallography. Volume A. Space group symmetry / Ed. Th. Hahn. Springer, Dordrecht (2005)
  9. P. Cherin, P. Unger. Acta Crystallogr. 23, 670 (1967)
  10. P. Cherin, P. Unger. Inorg. Chem. 6, 1589 (1967)
  11. L. Yang, Z.-G. Chen, M.S. Dargusch, J. Zou. Adv. Energy Mater. 8, 1701797 (2018)
  12. H. Momida, T. Yamashita, T. Oguchi. J. Phys. Soc. Jpn 83, 124713 (2014)
  13. E. Mooser, W.P. Pearson. Can. J. Phys. 34, 1369 (1956)
  14. M. Kastner. Phys. Rev. Lett. 28, 355 (1972)
  15. G. Lucovsky, R.M. White. Phys. Rev. B 8, 660 (1973)
  16. L. Pauling. The nature of the Chemical bond. Cornell Univ. Press, Itaca, N.Y. (1960)
  17. J.D. Joannopoulos, M. Shluter, M.L. Cohen. Phys. Rev. B 11, 2186 (1975)
  18. В.Г. Орлов, Г.С. Сергеев. ФТТ 59, 1278 (2017)
  19. V.G. Orlov, G.S. Sergeev. AIP Adv. 12, 055110 (2022)
  20. P. Blaha, K. Schwarz, G.K.H. Madsen, D. Kvasnicka, J. Luitz, R. Laskowski, F. Tran, L.D. Marks. WIEN2k, An Augmented Plane Wave + Local Orbitals Program for alculating Crystal Properties. Vienna University of Technology, Vienna (2018). ISBN 3-9501031-1-2
  21. P. Blaha, K. Schwarz, F. Tran, R. Laskowski, G.K.H. Madsen, L.D. Marks. J. Chem. Phys. 152, 074101 (2020)
  22. F. Tran, P. Blaha. Phys. Rev. Lett. 102, 226401 (2009)
  23. W. Han, P. Huang, L. Li, F. Wang, P. Luo, K. Liu, X. Zhou, H. Li, X. Zhang, Y. Cui, T. Zhai. Nature Commun. 10, 4728 (2019)
  24. Ch. Tan, X. Cao, X.-J. Wu, Q. He, J. Yang, X. Zhang, J. Chen, W. Zhao, Sh. Han, G.-H. Nam, M. Sindoro, H. Zhang. Chem. Rev. 117, 6225 (2017)
  25. Y. Miyamoto. Jap. J. Appl. Phys. 19, 1813 (1980)
  26. J. Donohue, A. Caron, E. Goldish. J. Am. Chem. Soc. 83, 3748 (1961)
  27. P. Cherin, P. Unger. Acta Crystallogr. B 28, 313 (1972)
  28. A.S. Cooper. Acta Crystallogr. 15, 578 (1962)
  29. H. Dixit, R. Saniz, S. Cottenier, D. Lamoen, B. Partoens. J. Phys. Condens. Matter 24, 205503 (2012)
  30. J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof. Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996)
  31. J.P. Perdew, K. Schmidt. AIP Conf. Proc. 577, 1 (2001)
  32. J.P. Perdew, A. Ruzsinszky, J. Tao, V.N. Staroverov, G. Scuseria, G.I. Csonka. J. Chem. Phys. 123, 062201 (2005)
  33. I. Hamada. Phys. Rev. B 89, 121103(R) (2014)
  34. F. Tran, L. Kalantari, B. Traore, X. Rocquefelte, P. Blaha. Phys. Rev. Mater. 3, 063602 (2019)
  35. A. Otero-de-la-Roza, E.R. Johnson, V. Luana. Comput. Phys. Commun. 185, 1007 (2014)
  36. F.W. Bader. Atoms in Molecules: A Quantum Theory. International Series of Monographs on Chemistry 22. Oxford Science Publications, Oxford (1990)
  37. C. Gatti. Z. Kristallogr. Cryst. Mater. 220, 399 (2005)
  38. The Quantum Theory of Atoms in Molecules. From Solid State to DNA and Drug Design / Ed. C.F. Matta, R.J. Boyd. Wiley-VCN, Weinheim (2007)
  39. P. Mori-Sanchez, A.M. Pendas, V. Luana. J. Am. Chem. Soc. 124, 14721 (2002)
  40. W.R. Salaneck, C.B. Duke, A. Paton, C. Griffiths, R.C. Keezer. Phys. Rev. B 15, 1100 (1977)
  41. T. Takahashi, K. Murano, K. Nagata, Y. Miyamoto. Phys. Rev. B 28, 4893 (1983)
  42. W.R. Salaneck, N.O. Lipari, A. Paton, R. Zallen, K.S. Liang. Phys. Rev. B 12, 1493 (1975)
  43. M. Schluter, J.D. Joannopoulos, M.L. Cohen, L. Ley, S.P. Kowalczyk, R.A. Pollak, D.A. Shirley. Solid State Commun. 15, 1007 (1974)
  44. M. Taniguchi, M. Tamura, Y. Hari, H. Sato, M. Nakatake, H. Namatame, S.Hosokawa, Y. Ueda. J. Phys. Condens. Matter. 6, 5181 (1994)
  45. V.B. Anzin, M.I. Eremets, Yu.V. Kosichkin, A.I. Nadez-dinskii, A.M. Shirokov. Phys. Status Solidi A 42, 385 (1977)
  46. M. Taniguchi. J. Alloys Compd. 286, 114 (1999)
  47. K. Nagata, Y. Miyamoto, H. Nishimura, H. Suzuki, S. Yamasaki. Jpn. J. Appl. Phys. 24, L858 (1985)
  48. H. Luo, S. Degreniers, Y.K. Vohra, A.L. Ruoff. Phys. Rev. Lett. 67, 2998 (1991)
  49. R.F.W. Bader, W.H. Henneker, P. Cade. J. Chem. Phys. 46, 3341 (1967)
  50. A.D. Becke, K.A. Edgecombe. J. Chem. Phys. 92, 5397 (1990)
  51. V.G. Orlov, G.S. Sergeev, E.A. Kravchenko. J. Magn. Magn. Mater. 475, 627 (2019)
  52. A.D. Becke. J. Chem. Phys. 85, 7184 (1986)
  53. K. Lee, E.D. Murray, L. Kong, B.I. Lundqvist, D.C. Langreth. Phys. Rev. B 82, 081101(R) (2010)
  54. V.G. Orlov, G.S. Sergeev. Solid State Commun. 258, 7 (2017)
  55. V.G. Orlov, G.S. Sergeev. Physica B 536, 839 (2018)
  56. S. Shaik, D. Danovich, W. Wu, P.C. Hiberty. Nature Chem. 1, 443 (2009)
  57. S. Shaik, D. Danovich, J.M. Galbraith, B. Brai da, W. Wu, P.C. Hiberty. Angew. Chem. Int. Ed. 59, 984 (2020)
  58. O.V. Krasovska, B. Winkler, E.E. Krasovskii, V.N. Antonov, B.Yu. Yavorsky. J. Phys. Condens. Matter 10, 4093 (1998)
  59. R. Stendel, B. Eckert. In: Elemental sulfur and sulfur-rich compounds I. Topics in Current Chemistry V. 230 / Ed. R. Stendel. Springer, Berlin, Heidelberg (2003). https://doi.org/10.1007/b12110
  60. R. Gleiter, G. Haberhauer, F. Rominger. Eur. J. Inorg. Chem. 34, 3846 (2019)
  61. R. Arpaia, S. Caprara, R. Fumagalli, G. De Vecchi, Y.Y. Peng, E. Andersson, D. Betto, G.M. De Luca, N.B. Brookes, F. Lombardi, M. Salluzzo, L. Braicovich, C. Di Castro, M. Grilli, G. Ghiringhelli. Science 365, 906 (2019).

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme