Новости

«Менделеевские» металлы соединились в новый полупроводник

07 ноября 2019 Рубрика: Исследования и разработки Ключевые слова: исследования, менделеев, полупроводники, химия

Сотрудники химического факультета МГУ обнаружили новые полупроводниковые интерметаллиды, состоящие из металлов рения, галлия и германия. Существование всех трех элементов было предсказано Дмитрием Менделеевым. В год 150-летия Периодической таблицы химических элементов российские химики представили исследование о системе, состоящей из этих элементов.

Интерметаллид — это химическое соединение, состоящее минимум из двух сортов атомов, каждый из которых металл. В состав интерметаллида могут входить элементы с полуметаллическими свойствами, такие как кремний, германий или сурьма. В отличие от сплавов, структура которых обычно полностью идентична структуре преобладающего компонента, интерметаллиды — однородные химические соединения, кристаллическое строение которых не повторяет структур составляющих их металлов.

Все металлы характеризуются набором сходных физических свойств — ковкость, пластичность, хорошие тепло- и электропроводность. А соединения, принадлежащие к классу интерметаллидов, могут обладать совершенно разными свойствами. Спектр функциональных свойств настолько широк, что среди интерметаллидов встречаются как обычные металлические проводники, так и изоляторы, и сверхпроводники, магнитные материалы и вещества с эффектом памяти формы (например, нитинол — соединение никеля и титана). Это делает класс интерметаллидов уникальным в своем роде.

Особое место занимают полупроводниковые интерметаллиды, которые весьма редки и используются, в основном, в качестве термоэлектрических элементов — устройства, способные преобразовывать энергию тепловую в электрическую либо, наоборот, электрическую в тепловую.

Знания ученых о взаимосвязи структуры и свойств интерметаллидов пока не достигли того уровня, который бы позволил создать надежную классификацию. Она нужна, чтобы прогнозировать взаимосвязь между кристаллическим и электронным строением, составом и функциональным свойством интерметаллидов. Существуют лишь частные концепции для конкретных семейств соединений. Поэтому изучают интерметаллиды пока традиционным эмпирическим способом — из общих соображений ученые делают предположение о существовании интерметаллидов, затем проводят синтез и исследуют систему.

«Сотрудники химического факультета, кафедры неорганической химии под руководством профессора, доктора химических наук Андрея Шевелькова обнаружили ранее неисследованные интерметаллиды в системе рений-галлий-германий», — прокомментировал и.о. декана химического факультета МГУ, член-корреспондент РАН Степан Калмыков.

В двойных системах (германий-галлий, германий-рений, галлий-рений) практически отсутствуют устойчивые при обычных условиях промежуточные соединения. Однако, в тройной системе химики МГУ обнаружили 4 интерметаллида, о двух из которых — ReGaGe2 и ReGa0.4Ge0.6 выпустили публикации. Галлий и рений — типичные металлы, с металлическим блеском, их электрическое сопротивление растет с ростом температуры. Один из интерметаллидов в тройной системе оказался хрупким, порошкообразным веществом с полупроводниковыми свойствами, что крайне редко для интерметаллидов. Исследования электронной структуры были проведены в Cуперкомпьютерном комплексе МГУ.

«По результатам расчётов мы обнаружили сильную локализацию электронной плотности между определёнными атомами, — прокомментировал результаты один из авторов работы, аспирант МГУ Максим Лиханов, — что не типично для большинства интерметаллидов, в которых обычно электронная плотность равнораспределена между всеми атомами, как в металлах».

Дальнейшие исследования научной группы будут направлены на изучение термоэлектрических свойств новых соединений в области высоких температур, а также на поиск родственных соединений на основе других переходных металлов, таких как молибден, вольфрам и тантал.

Результаты работы опубликованы в журнале Inorganic Chemistry и Chemical Communications. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).

Пресс-служба МГУ

Добавить комментарий

  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 1