Реєстраційний номер
0215U001225,
0112U001280
, Науково-дослідна робота
Назва роботи
Хімічний зв'язок в інтерметалідах і споріднених сполуках: електронна густина з рентгенівської дифракції
Назва етапу роботи
Керівник роботи
Гладишевський Роман Євгенович,
Дата реєстрації
03-02-2015
Організація виконавець
Львівський національний університет імені Івана Франка
Опис етапу
Об'єкт дослідження - інтерметалічні сполуки та споріднені до них інші класи неорганічних сполук, які проявляють унікальні хімічні та фізичні властивості. В першу чергу -сполуки металічних і напівметалічних елементів з модульованими та композитними структурами. Предмет дослідження - визначення кристалічної структури сполук постійного або змінного складу на основі прецизійного дифракційного експерименту з уточненням координат, ангармонічних і мультипольних параметрів атомів та синтез експериментальної електронної густини з подальшою інтерпретацією хімічного зв'язку та фізичних властивостей речовин. Мета проекту - формування нової мови опису внутрішньої будови неорганічних речовин в твердому стані, що дозволяє представити не тільки якісні характеристики, але й кількісні параметри хімічного зв'язку. Дослідження спрямовані на встановлення загальної системи та алгоритмів взаємозв'язку між структурними особливостями та характером хімічного зв'язку в інтерметалічних та інших неорганічних сполуках. Методи синтезу та дослідження - плавка в електродугових, високочастотних або муфельних печах, зміннострумний електрохімічний синтез, відпал зразків у муфельних печах, рентгенофазовий аналіз, рентгеноструктурний аналіз методами монокристалу та порошку з використанням лабораторного обладнання та джерел синхротронного випромінювання, нейтронна дифракція, рентгеноспектральний аналіз, диференціальний термічний та термогравіметричний аналізи, раманівська та інфрачервона спектроскопія, вимірювання електроопору стандартним чотириконтактним методом, питомої теплоємності, магнітної сприйнятливості, намагніченості, твердості за Вікерсом, квантово-хімічні розрахунки методом теорії функціоналу густини. На основі масивів прецизійних дифракційних даних встановлено реальну кристалічну структуру та проаналізовано характер хімічного зв'язку для 114 неорганічних сполук. Для модульованих структур сполук LiZn4-x, Eu2Rh1-xGa5, EuPt2Ga2, (Tb0,70Zr0,30)(Al0,17Si0,83) та композитної структури сполуки Dy0,64{Dy5[Fe2C9]} одержано кількісні характеристики модуляції в багатовимірному просторі: вектори модуляції, амплітуди модуляції координат атомів, амплітуди модуляції заповнення положень. Створено оригінальну програму уточнення мультипольних параметрів за моделлю Хансена-Коппенса для розрахунку тривимірного розподілу електронної густини з рентгенівських дифракційних даних методом мінімізації різницевої функції експериментальних структурних факторів. Уточнено параметри мультипольної моделі та отримано перерізи деформаційної та валентної електронної густини. Створено оригінальну комп'ютерну програму для встановлення та аналізу деталізованої картини хімічного зв'язку. Для виявлення особливостей розподілу електронної густини створено програму розрахунку лапласіана електронної густини за допомогою тривимірного швидкого перетворення Фур'є на рівномірній сітці реального простору елементарної комірки. Визначено кількісні характеристики хімічного зв'язку з синтезів електронної густини для низки сполук. Розроблено основи концепції хімічного зв'язку в інтерметалідах на основі експериментальної електронної густини з рентгенівської дифракції. Проаналізовано вплив природи компонентів на кристалічну структуру, хімічний зв'язок і властивості синтезованих сполук. Систематизовано 700 структурних типів неорганічних сполук із тетрагональною сингонією за кристалографічними та кристалохімічними характеристиками. За тематикою наукового дослідження підготовлено та захищено 8 магістерських, 2 дипломні та 10 курсових робіт, 2 кандидатські дисертації, опубліковано 2 монографії, 1 навчальний посібник, 63 статті (з них - 49 у журналах, що входять до наукометричних баз даних), тези 60 доповідей на наукових конференціях (з них - тези 44 доповідей на міжнародних конференціях), отримано 1 патент України на корисну модель. Наукові результати використані при читанні загальних і спеціальних курсів для підготовки бакалаврів, спеціалістів і магістрів у галузі неорганічної хімії та кристалохімії. Одержані під час виконання НДР результати використані науковцями Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України і Фізико-механічного інституту ім. Г.В. Карпенка НАН України.
Опис продукції
Реальна кристалічна структура 114 нових неорганічних сполук, кількісні характеристики модуляції в багатовимірному просторі. Оригінальні програми уточнення мультипольних параметрів за моделлю Хансена-Коппенса для розрахунку тривимірного розподілу електронної густини з рентгенівських дифракційних даних, встановлення та аналізу деталізованої картини хімічного зв'язку та розрахунку лапласіана електронної густини. Кількісні характеристики хімічного зв'язку з синтезів електронної густини. Основи концепції хімічного зв'язку в інтерметалідах на основі експериментальної електронної густини з рентгенівської дифракції. Потенційною основою конструкційних матеріалів можуть слугувати синтезовані в рамках проекту алюмогерманіди R2Al3Ge3, надпровідних матеріалів - модифіковані Bi-2212 і Bi-2223, термоелектричних матеріалів - тверді розчини на основі сполук зі структурою типу MgAgAs, воденьсорбційних матеріалів - інтерметаліди R2T2Al.
Автори роботи
Аксельруд Лев Григорович
Горинь Андрій Маркіянович
Заремба Оксана Іванівна
Зелінський Анатолій Вікторович
Луцишин Юрій Ярославович
Сливка Юрій Іванович
Стадник Юрій Володимирович
Токайчук Ярослав Олексійович
Додано/оновлено в НРАТ
2020-04-02
