Hafniumhydridi korkeassa paineessa

(Hafniumhydridi korkeassa paineessa)

hafniumhydridi on tulenkestävä, pintakeskeinen kuutio- tai tetragonaalinen kide, joka muodostuu saattamalla hafnium reagoimaan vetykaasun kanssa. Sitä valmistetaan tyypillisesti välituotteena hafniumjauheen valmistusprosessissa hafniummetallimassasta.

Useimpien siirtymämetallihydridien rakenne on CaF2 (Fm-3m avaruusryhmä), jossa metalliatomit muodostavat pintakeskeisen kuutiohilan, kun taas vetyatomit miehittävät tetraedrikeskuksia. Ryhmän IVB dihydrideillä TiH2, ZrH2 ja HfH2 on paljon yksinkertaisempi kasvokeskeinen tetragonaalinen (fct) solurakenne I4/mmm-avaruusryhmästä ja niillä on kiehtovia suprajohtavia ominaisuuksia6,7,8.

HfH2:n vakaat faasit paineen alaisena

Kattava tutkimus ainutlaatuisen, korkean Tc:n suprajohteen, HfH2:n paineen aiheuttamista faasimuutoksista ja ominaisuuksista korkeassa paineessa, on suoritettu rakennehakujen, ensisijaisten laskelmien ja röntgenfotoelektronispektroskopian avulla. Tulokset osoittavat, että metastabiili stokiometrinen HfH9 muodostuu stabiloimalla ainutlaatuinen, H12-putkimainen rakenne HfH3-rungossa 200 GPa:n paineessa.

Vetyrikkaat hydridit ovat tärkeitä materiaaleja etsiessään eksoottisia ominaisuuksia, kuten korkean Tc:n suprajohtavuutta3,4, 5,6, ja erilaisten vetykemian olemassaolo korkeassa paineessa on avain näissä pyrkimyksissäXNUMX, XNUMX. Tämä tutkimus tarjoaa uuden käsityksen vetyä sisältävien hydridien kemiasta, mikä johtaa niiden rakenteellisten ja elektronisten ominaisuuksien parempaan ymmärtämiseen korkeassa paineessa.

HfH2:n sitoutumisluonnetta tutkitaan elektronin lokalisaatiofunktiolla (ELF), eron varaustiheydellä ja Bader-varausanalyyseillä, jotka paljastavat, että Hf- ja H-atomien välille muodostuu ionisidos ja että HfH2 luokitellaan ionikiteeksi, jonka varaukset siirtyvät Hf:stä H-atomeihin. Näitä havaintoja täydentävät rakennetutkimukset I4/mmm, Cmma ja P21/m 100, 200 ja 250 GPa, jotka osoittavat, että HfH2 voidaan luonnehtia stabiiliksi kiteiseksi faasiksi näissä olosuhteissa.

(Hafniumhydridi korkeassa paineessa)