Литий-молибденовый пурпурный бронза - Lithium molybdenum purple bronze

Литий-молибденовый пурпурный бронза это химическое соединение с формулой Ли
0.9Пн
6О
17, это смешанный оксид из молибден и литий. Его можно получить как плоский кристаллы с пурпурно-красным цветом и металлическим блеском (отсюда и название «пурпурная бронза»).[1][2]

Это соединение - одно из нескольких молибденовые бронзы с общей формулой А
ИксПн
уО
z где A - щелочной металл или же таллий Tl. Среди них (а также среди подкласса «пурпурных» молибденовых бронз) он выделяется своими особенными электрическими свойствами, в том числе заметным анизотропия что делает его "квази-1D" проводником и переходом металл-изолятор, когда он охлаждается ниже 30 ° C. K.

Подготовка

Соединение было впервые получено Марта Гринблатт и другие - методом температурного градиента потока. В типичном препарате стехометрический расплав Ли
2МоО
4, МоО
2 и МоО
3 выдерживается в температурном градиенте от 490 до 640 ° C на высоте 15 см в вакууме в течение нескольких дней. Избыточные реагенты растворяют горячим карбонат калия раствор, выделяющий металлически-фиолетовые пластинчатые кристаллы, пара мм шириной и толщиной менее мм.[1][3]

Структура

Кристаллическая структура Ли
0.9Пн
6О
17 был определен Онодой и другими через монокристаллический дифракция рентгеновских лучей. Кристаллическая система моноклинический, с примерным ячейка размеры а = 1.2762 нм, б = 0,5523 нм, и c = 0,9499 нм, с углом β = 90,61 °, объем V = 0,6695 нм3 и Z = 2. В типичных кристаллах а - самый короткий размер (перпендикулярно пластинам) и б самый длинный. Плотность 4,24 грамм /см3. Структура довольно сильно отличается от структуры калий молибден пурпурный бронза K
0.9Пн
6О
17, за исключением того, что оба организованы по слоям. Разницу можно объяснить относительными размерами K+
 и Ли+
 ионы.[1][2]

Элементарная ячейка содержит шесть кристаллографически независимых позиций молибдена. Одна треть атомов молибдена окружена четырьмя атомами кислорода, две трети окружены шестью атомами кислорода. Кристалл представляет собой стопку пластин; каждая плита состоит из трех слоев искаженного МоО
6 октаэдры, разделяющие углы. Ионы лития вставляются в большие свободные места между пластинами. Есть зигзагообразные цепочки чередующихся атомов молибдена и кислорода, тянущиеся вдоль б ось.[2]

Характеристики

Литий-молибденовая пурпурная бронза сильно отличается от натриевых, калиевых и таллиевых аналогов. Он имеет трехмерную кристаллическую структуру, но псевдоодномерный (1D) металлический характер, в конечном итоге становится сверхпроводником при температуре около 2 К.[4] Его свойства наиболее впечатляющи ниже 5 мэВ. В Жидкость Томонага-Латтинжера Для объяснения его аномального поведения была привлечена теория.[5]

Электрическая проводимость

При комнатной температуре Гринблатт и другие (в 1984 г.) измерили удельное сопротивление литий-пурпурной бронзы вдоль а, б и c оси как 2.47 Ом см, 0,0095 Ом · см и порядка 0,25 Ом · см соответственно.[1] В проводимости будет в соотношении 1: 250: 10,[2][6] что сделало бы это соединение почти одномерным проводником. Однако Да Луз и другие (2007) измерили 0,079, 0,018 и 0,050 Ом · см соответственно,[7] что соответствует отношениям проводимости 1: 6: 2,4 для а:б:c; тогда как Х. Чен и другие (2010) измерили 0,854, 0,016 и 0,0645 Ом · см соответственно,[3] которые соответствуют отношениям проводимости 1:53:13.[3]

Эта анизотропия объясняется кристаллической структурой, в частности, зигзагообразными цепочками атомов молибдена и кислорода. [2]

Удельное сопротивление и температура

Удельное сопротивление по всем трем осям линейно увеличивается с температурой примерно от 30 К до 300 К, как в металле.[3] Это аномально, поскольку такой закон ожидается выше температуры Дебая (= 400 K для этого соединения).[8] Коэффициенты удельного сопротивления по трем осям сохраняются в этом диапазоне.[3]

Переход металл-изолятор

При охлаждении литиево-пурпурной бронзы с 30 К до 20 она резко превращается в изолятор. После достижения минимума примерно при 24 К удельное сопротивление увеличивается в 10 раз и становится несколько более изотропным с проводимостью 1:25:14. Анизотропия частично восстанавливается, если магнитное поле приложить перпендикулярно б ось.[3] Переход может быть связан с наступлением волна зарядовой плотности.[1] Сантос и другие заметили, что коэффициент теплового расширения наибольший вдоль а оси, поэтому охлаждение сблизит проводящие цепи, что приведет к пространственному пересечению.[9] Теория жидкостей Латтинжера предсказывает такое поведение. Как бы то ни было, по состоянию на 2010 г. единого мнения об этом переходе не существовало.[3]

Сверхпроводящее состояние

Литий-молибденовая пурпурная бронза становится сверхпроводник от 1 до 2 K.[1]

Теплопроводность

Ли0.9Пн6О17, из-за спин-зарядовое разделение, может быть намного выше теплопроводность чем предсказано Закон Видемана-Франца.[10]

Магнитосопротивление

В магнитосопротивление литий-пурпурной бронзы является отрицательным, когда магнитное поле приложено вдоль оси b, но большим и положительным, когда поле приложено вдоль оси a и оси c.[3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж М. Гринблатт, В. Х. Маккарролл, Р. Нейфельд, М. Крофт, Дж. В. Ващак (1984), «Квазидвумерные электронные свойства литий-молибденовой бронзы. Ли
    0.9    Пн
    6    O17    ". Твердотельные коммуникации, том 51, выпуск 9, страницы 671–674. Дои:10.1016 / 0038-1098 (84) 90944-Х
  2. ^ а б c d е М. Онода, К. Торими, Ю. Мацуда, М. Сато «Кристаллическая структура литий-молибденовой пурпурной бронзы. Ли
    0.9    Пн
    6    О
    17    "Журнал химии твердого тела, том 66, выпуск 1, страницы 163–170" Дои:10.1016/0022-4596(87)90231-3
  3. ^ а б c d е ж грамм час H. Chen, J. J. Ying, Y. L. Xie, G. Wu, T. Wu и X. X. Chen (2010) "Магнитотранспортные свойства пурпурной бронзы. Ли
    0.9    Пн
    6    О
    17     монокристалл ». Europhysics Letters, том 89, выпуск 6, статья 67010 Дои:10.1209/0295-5075/89/67010
  4. ^ Мён Хван Вангбо, Энрик Канаделл (1988), «Полосная электронная структура литий-молибденовой пурпурной бронзы. Ли
    0.9    Пн
    6    O17    ". Журнал Американского химического общества, том 110, выпуск 2, страницы 358–363. Дои:10.1021 / ja00210a006
  5. ^ П. Чудзинский, Т. Ярлборг и Т. Джамарчи (2012), "Теория жидкости Латтинжера пурпурной бронзы. Ли
    0.9    Пн
    6    O17     в режиме заряда ». Physical Review B, том 86, статья 075147 (19 страниц). Дои:10.1103 / PhysRevB.86.075147
  6. ^ Марта Гринблатт (1996), «Молибденовая и вольфрамовая бронза: низкоразмерные металлы с необычными свойствами». В книге «Физика и химия низкоразмерных неорганических проводников», изд. К. Шленкера, Springer, 481 страница. ISBN  9780306453045
  7. ^ М. С. да Луз, С. А. М. душ Сантуш, Дж. Морено, Б. Д. Уайт и Дж. Дж. Ноймайер (2007), "Анизотропное электрическое сопротивление квазиодномерных Ли
    0.9    Пн
    6    О
    17     определяется методом Монтгомери »Physical Review B, том 76, выпуск 23, статья 233105 (3 страницы) Дои:10.1103 / PhysRevB.76.233105
  8. ^ Мохамед Буджида, Клод Эскрип-Филиппини, Жак Маркус, Клэр Шленкер (1988), «Сверхпроводящие свойства низкоразмерной литий-молибденовой пурпурной бронзы. Ли
    0.9    Пн
    6    O17    Физика C: Сверхпроводимость, тома 153–155, часть 1, страницы 465–466. Дои:10.1016/0921-4534(88)90685-5
  9. ^ С. А. М. душ Сантуш, Б. Д. Уайт, Йи-Куо Ю, Дж. Дж. Ноймайер и Дж. А. Соуза (2007), «Пространственный кроссовер в пурпурной бронзе. Ли
    0.9    Пн
    6    O17    "Physical Review Letters, том 98, выпуск 26, бумага 266405 (4 страницы) Дои:10.1103 / PhysRevLett.98.266405
  10. ^ Закон Видемана-Франца: физики нарушают эмпирические законы физики, которым уже 150 лет,Грубое нарушение закона Видемана – Франца в квазиодномерном проводнике Wakeham et al. 2011 г.