Антиперовскиты: Уникальные Материалы с Перспективами для Промышленности
Антиперовскиты, также известные как обратные перовскиты, представляют собой интересный класс кристаллических структур, которые имеют много общего с перовскитами, широко распространенными в природе. Однако ключевое отличие между ними заключается в том, что в антиперовскитах местоположение катионов и анионов в элементарной ячейке меняется местами. Эти соединения состоят из двух типов анионов, которые координируются с одним типом катиона. Антиперовскиты привлекают внимание ученых и инженеров благодаря своим уникальным физическим свойствам, которые могут быть использованы в различных областях, включая электронику и энергетику.
Состав и Структура Антиперовскитов
Кристаллическая решетка антиперовскитов схожа с перовскитной структурой, но с измененными позициями анионов и катионов. В перовскитах общая формула представлена как ABX3, где A и B — это катионы, а X — анион. В случае антиперовскитов формула перевернута, и позиции X занимают электроположительные ионы, такие как катионы щелочных металлов, в то время как позиции A и B занимают различные анионы.
В идеальной кубической ячейке антиперовскита анион A располагается в углах куба, а анион B находится в центре октаэдра, в то время как катион X занимает грани куба. Это приводит к тому, что анион A имеет координационное число 12, а анион B — 6. Однако, как и в случае с перовскитами, многие антиперовскитные соединения могут отклоняться от идеальной кубической структуры, образуя орторомбические или тетрагональные фазы в зависимости от условий окружающей среды, таких как температура и давление.
Структурная стабильность антиперовскитов зависит не только от их химической формулы, но и от относительных размеров ионных радиусов составляющих атомов. Это ограничение выражается через фактор толерантности Гольдшмидта, который определяется радиусами ионов A, B и X. Для того чтобы структура антиперовскита оставалась стабильной, фактор толерантности должен находиться в пределах от 0,71 до 1. Если он находится в диапазоне от 0,71 до 0,9, кристалл будет иметь орторомбическую или тетрагональную структуру, а если от 0,9 до 1 — кубическую. Изменяя анионы B на другие элементы с той же валентностью, но различными размерами, можно варьировать фактор толерантности, что приводит к образованию различных соединений с уникальными термодинамическими свойствами.
Природные Вхождения Антиперовскитов
Антиперовскиты встречаются в природе в таких минералах, как сульфогалит, галеит, шерит, когаркоит, накафит, арктит, полифит и хатрурит. Они также обнаруживаются в сверхпроводящих соединениях, таких как CuNNi3 и ZnNNi3. Эти природные образцы предоставляют ценную информацию о свойствах антиперовскитов и их потенциальных применениях.
Свойства Синтезированных Антиперовскитов
Искусственно созданные антиперовскиты демонстрируют множество интересных свойств, которые могут быть изменены в зависимости от стехиометрии, замены элементов и условий синтеза. Это делает их привлекательными для научных исследований и промышленных приложений.
