|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Локальная структура перовскитов ABO3 (A=Ca; B=Zr, Ti, Sn) по данным атомистических суперкомпьютерных расчетовтезисы доклада
- Авторы: Еремин Н.Н., Протасов Н.М.
- Сборник: IV-Всероссийская молодежная научная конференция "Минералы: строение, свойства, методы исследования". Екатеринбург, 2012, ISBN 978-5-94332-100-9, Сборник тезисов
- Тезисы
- Год издания: 2012
- Место издания: Екатеринбург
- Первая страница: 215
- Последняя страница: 216
- Аннотация: В неискаженной идеальной кристаллической структуре перовскита ABO3 размер крупных катионов «А» должен быть равен размеру анионов, в этом случае симметрия кристалла соответствует кубической пространственной группе Pm-3m. Большая часть кристаллов этого структурного типа кристаллизуются в более низкой (чаще ромбической) симметрии, что обеспечивается за счет «качания» ВО6 октаэдров относительно друг друга. В природе структурный тип перовскита представлен оксидами, солями галогенидов и гидроксидами. Многие перовскиты ABO3 обладают рядом интересных физических свойств: ферроэлектрическими, ферромагнитными, сверхпроводящими, в них часто наблюдается высокая теплопроводность, переходы диэлектрик-металл, флуоресцентные свойства, совместимые с лазерной активностью. Все это делает сложные оксиды этого структурного типа привлекательными для изучения. В 2007 г. был зарегистрирован новый минерал со структурой перовскита – лакаргиит, найденный на горе Верхний Чегем на Северном Кавказе [Galuskin et al., 2008]. Минерал представляет собой тройной твердый раствор CaZrO3-CaTiO3-CaSnO3 с максимальной мольной долей x(CaZrO3)=0.93, и максимальными долями x(CaZrO3)=0.22, x(CaSnO3)=0.20. Основной компонент твердого раствора CaZrO3 имеет большой спектр применений, включая изготовление керамик для иммобилизации радионуклидов. Кристаллы CaSnO3 используются в качестве компонентов конденсаторов, а тройные твердые растворы в этой системе потенциально интересны для применения в электротехнике. Структура бинарного твердого раствора CaZr1-xTixO3 изучалась ранее [Krayzman et al., 2006; Levin et al., 2006], а системы CaZr1-xSnxO3 и CaSn1-xTixO3 экспериментально изучены слабо. Методом атомистического компьютерного моделирования данная изоморфная система была изучена в 2012 году Леоненко Е.В. [Леоненко Е.В., 2012], однако в этой работе использовалось чисто ионное приближение, что не позволило корректно воспроизвести ряд экспериментальных свойств чистых компонентов – так рассчитанные модули упругости K оказались существенно завышенными. Это определило цель настоящей работы – разработать частично ковалентную согласованную модель межатомных потенциалов, пригодную для корректного предсказания локальной структуры и физических свойств лакаргиита во всем диапазоне составов. Использование такой модели потенциалов приводит к среднему расхождению между рассчитанными параметрами элементарной ячейки и энтропии в диапазоне 300 – 1500 K с экспериментальными данными около 0.7%, а рассчитанные модули упругости K расходятся с экспериментальными величинами не более 5% (у Леоненко расхождение составляет около 19%) Такое согласие экспериментальных и расчетных величин позволило использовать разработанную модель для расчетов промежуточных составов твердого раствора с целью изучения их локальной структуры, в частности оценки изменений межатомных расстояний в первой координационной сфере катиона «В» для различных катионных соотношений. Для энергетической оптимизации промежуточных составов была выбрана сверхъячейка 5×5×5 со снятой нетрансляционной симметрией структурного типа перовскита, в рамках которой были сконструированы оптимальные максимально неупорядоченные конфигурации с различным катионным соотношением. Поиск минимума энергии межатомного взаимодействия осуществлялся с помощью программы GULP 3.4.9 [Gale et al; 2003] на суперкомпьютере СКИФ «Чебышев». По результатам расчетов были оценены параметры релаксации октаэдрических позиций и получены гистограммы распределения связей B-O.
- Добавил в систему: Еремин Николай Николаевич