硼化钠和晶体结构

AZoM和Professsor Artem Oganov,找到更多关于硼化钠及其最近的研究。

什么是硼化钠,其属性是什么?

可以说是最复杂的硼元素周期表,原因有很多。硼是一种元素,极其复杂的晶体结构,这对杂质非常敏感。

很长一段时间人们无法找出哪些元素是最稳定的同素异形体和硼的相图直到最近还没有建立起来。硼化合物形式与大多数元素周期表和许多这样的异常复杂的晶体结构,以及反直觉的成分。例如,YB66或PuB100。

为什么它很难确定结构的硼化之前?

硼化学是一个挑战去理解。这也是研究人员很难算出实际的化学成分和晶体结构。部分原因是硼化通常是形成粉末,含有混合的阶段,而不是一个单一的阶段。

此外,硼是一种弱散射光元素x射线。所以建立头寸的硼原子与传统x射线衍射不是一件容易的事情,尤其是当他们一起重元素。

对于这些原因,晶体结构甚至硼化的化学成分相当复杂和没有完全建立了许多已知的化合物。但重要的是要理解他们,因为硼化可以有很多有趣的属性,包括superhardness和热电。有些是超导体,但许多人半导体和光电可能有用。

研究如何克服这些困难?

这就是我的研究将帮助——我发明了晶体结构预测的方法,调用USPEX。实际上不仅仅是晶体结构预测:如果你给我的程序的一组化学元素(例如钠和硼),在一个单一的计算可以给你所有的化学公式和晶体结构稳定这些元素形成的化合物。你会发现在一个计算纯元素的结构(钠和硼在这种情况下)的结构和成分的稳定的硼化。

硼化钠是一种有问题的情况下,实验在过去无法达成一致的化学公式和晶体结构的化合物之一。两种化合物已经知道——Na3B20和Na2B30 / Na2B29。研究人员可以不同意后者的成分是否Na2B30或Na2B29——两个原子的钠和29或30硼原子。

无咖啡因咖啡前,研究人员建议有30硼的原子(Na2B30),但是,在世纪之交的德国科学家表明,化学成分和晶体结构决定之前错了。他们认为一个硼原子需要移除,Na2B29收益率的公式。

这种奇特的案件吸引了注意力的我的同事来自南开大学(中国),翔凤周教授的带领下,和我们共同着手这个问题。与我们的方法,我们发现一些新的东西。Na3B20化合物我们没有发现问题,这是一个无可争议的化合物——化学公式和晶体结构发表和从来没有争议。我们发现Na2B30其他稳定的硼化,我们没有看到任何像Na2B29。我们比较与化合物结构的能量使用新的方法,我们发现与先前提出的结构。事实证明,从的角度来看量子力学计算,我们的结构更稳定的比先前发表的。

我们建立正确的化学成分,所以最初Na2B30的命题是正确的。不幸的是,这两个原始组织发布不正确的晶体结构。本研究我们预测的晶体结构是不同于以前发表的所有理论,但实验数据匹配。这是一个有趣的故事,因为它表明,晶体结构的测定是危险的。我们总是知道它可能有一个以上的晶体结构解释你的数据,但现在我们看到越来越多的例子,我们看到这一理论可以提供宝贵的帮助区分这些不同的结构模型。

还有一个我们学到教训。如果你看这三个模型,提出了(实验Na2B30最初提议,Na2B29 Na2B30),根据理论计算Na2B29结构应该是金属。先前提出Na2B30结构是半金属,所以电的不良导体。我们的结构是一个半导体。此外,这个顺序,阶段也变得越来越稳定。

我们也看到在同一序列的变化硬度的硬度大大提高,高达50%。这都是由于稍微改变化学成分和晶体结构,所以它确实表明,每一个原子物理性质时很重要。减去从半金属原子,它可能成为一个金属。原子重新排列,得到硬度的增加。打开一个缺口,你得到一个合适的半金属半导体。它显示了晶体结构属性的敏感性。

对于硬度,我们的计算表明,硼化钠的稳定阶段Na2B30我们建立了非常接近一个超硬材料。

这意味着什么是超硬材料和为什么这很重要?

超硬材料被定义为那些欧洲杯足球竞彩维氏硬度大于40帕(GPa)。我们的材料有37 GPa的硬度上升,这是非常接近的。鉴于理论预测的不确定性,硬度甚至可能在那。这是一个潜在的超硬材料,与其他化合物和晶体结构。

所以把长话短说,这显示USPEX的力量,这是能够预测所有这个复杂系统的稳定的组件在一个计算,解决一个长期存在的争议,并建立有趣的硼化钠的属性。

关于教授Artem Oganov

教授Artem Oganov是当前计算机材料发现实验室主管Skolkovo物理技术研究所和学术界成员之一的欧洲公司(M.欧洲杯足球竞彩A.E.)。他也是俄罗斯科学院教授发表了超过200的研究论文。欧洲杯线上买球