Сульфид тантала (IV) - Tantalum(IV) sulfide

Сульфид тантала (IV)
Молибденит-3D-шары.png
Кристаллическая структура, показывающая два уложенных друг на друга листа S-Ta-S
Имена
Другие имена
дисульфид тантала
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ECHA InfoCard100.032.047 Отредактируйте это в Викиданных
Характеристики
TaS2
Молярная масса245,078 г / моль[1]
Внешностьчерные кристаллы[1]
Плотность6,86 г / см3[1]
Температура плавления> 3000 ° С [1]
Нерастворимый[1]
Опасности
нет в списке
Родственные соединения
Другой анионы
Теллурид тантала
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Сульфид тантала (IV) это неорганическое соединение с формулой ТаS2. Это слоистое соединение с трехкоординатными сульфидными центрами и тригонально-призматическими металлическими центрами. Он конструктивно похож на более известный материал дисульфид молибдена, MoS2. TaS2 это полупроводник с d1 электронная конфигурация. Хотя в остальном это малоизвестный материал, TaS2 был предметом многочисленных исследований, потому что это универсальный хост для вставка доноров электронов,[2] и потому, что он демонстрирует необычные фазовые переходы при низких температурах.

Подготовка

TaS2 готовится реакцией порошка тантал и сера при ~ 900 ° С.[3] Он очищен и кристаллизован химический перенос пара с помощью йод в качестве транспортного агента:[4]

TaS2 + 2 я2 ⇌ TaI4 + 2 S

Характеристики

(a): Схема звездного паттерна Дэвида в 1T-TaS2 где зеленые атомы - это S, а фиолетовые - Ta. (b) и (c) - изображения СТМ, полученные при 6,5 К и разном увеличении до и после подачи импульсов 2,8 В через наконечник СТМ. На вставках показаны изображения, увеличенные примерно в 10 раз.

Для TaS известны три основные кристаллические фазы.2: тригональный 1T с одним листом S-Ta-S на ячейка, шестиугольный 2H с двумя листами S-Ta-S, и ромбоэдрический 3R с тремя листами S-Ta-S на ячейку; Также наблюдаются фазы 4H и 6R, но реже. Эти полиморфы в основном отличаются относительным расположением листов S-Ta-S, а не структурой листов.[5]

2H-TaS2 - сверхпроводник с температурой объемного перехода TC = 0,5 К, которая увеличивается до 2,2 К в чешуях толщиной в несколько атомных слоев.[3] Основная масса TC значение увеличивается до ~ 8 К при 10 ГПа, а затем насыщается с ростом давления.[6] Напротив, 1T-TaS2 начинает сверхпроводить только при ~ 2 ГПа; как функция давления его TC быстро возрастает до 5 К при ~ 4 ГПа, а затем насыщается.[7]

При атмосферном давлении и низких температурах 1T-TaS2 это Изолятор Мотта.[7] При нагревании он меняется на Triclinic. волна зарядовой плотности (TCDW) состояние при TTCDW ~ 220 К[8][9][10], до почти соизмеримого волна зарядовой плотности (NCCDW) состояние при TNCCDW ~ 280 К[11], в несоизмеримое состояние CDW (ICCDW) при TICCDW ~ 350 К[11], а в металлическое состояние при TM ~ 600 К.

В состоянии CDW TaS2 решетка деформируется, создавая периодический Звезда Давида шаблон. Применение оптических лазерных импульсов (например, 50 фс)[12] или импульсы напряжения (~ 2–3 В) через электроды[13] или в сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) в состояние CDW заставляет его падать электрическое сопротивление и создает «мозаичное состояние», состоящее из доменов нанометрового размера, где и домены, и их стенки обладают металлической проводимостью. Эта мозаичная структура метастабильна и постепенно исчезает при нагревании.[4][14][13]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Хейнс, Уильям М., изд. (2011). CRC Справочник по химии и физике (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. п. 4.93. ISBN  1439855110.
  2. ^ Revelli, J. F .; Дисальво, Ф. Дж. (1995). "Дисульфид тантала (TaS2) и его интеркаляционные соединения ». Неорганические синтезы. Неорганические синтезы. 30. п. 155. Дои:10.1002 / 9780470132616.ch32. ISBN  9780470132616.
  3. ^ а б Наварро-Мораталла, Эфрен; Остров, Джошуа О .; Маньяс-Валеро, Самуэль; Пинилья-Сьенфуэгос, Елена; Кастелланос-Гомес, Андрес; Кереда, Хорхе; Рубио-Боллинджер, Габино; Чиролли, Лука; Сильва-Гильен, Хосе Анхель; Аграит, Николас; Стил, Гэри А .; Гвинея, Франсиско; Van Der Zant, Herre S.J .; Коронадо, Эухенио (2016). «Повышенная сверхпроводимость в атомарно тонком TaS2". Nature Communications. 7: 11043. arXiv:1604.05656. Bibcode:2016НатКо ... 711043N. Дои:10.1038 / ncomms11043. ЧВК  5512558. PMID  26984768.
  4. ^ а б Чо, Духи; Cheon, Sangmo; Ким, Ки-Сок; Ли, Сон Хун; Чо, Ён-Хым; Чеонг, Санг Ук; Йом, Хан Ун (2016). "Наноразмерное манипулирование изолирующим состоянием Мотта в сочетании с порядком заряда в 1T-TaS2". Nature Communications. 7: 10453. arXiv:1505.00690. Bibcode:2016 НатКо ... 710453C. Дои:10.1038 / ncomms10453. ЧВК  4735893. PMID  26795073.
  5. ^ Даннил, Чарльз У .; Макларен, Ян; Грегори, Дункан Х. (2010). «Сверхпроводящие наноленты дисульфида тантала; рост, структура и стехиометрия» (PDF). Наномасштаб. 2 (1): 90–7. Bibcode:2010 Нано ... 2 ... 90D. Дои:10.1039 / B9NR00224C. PMID  20648369.
  6. ^ Freitas, D.C .; Rodière, P .; Osorio, M. R .; Navarro-Moratalla, E .; Nemes, N.M .; Тиссен, В. Г .; Cario, L .; Coronado, E .; García-Hernández, M .; Vieira, S .; Núñez-Regueiro, M .; Судеров, Х. (2016). "Сильное усиление сверхпроводимости при высоких давлениях в состояниях волны зарядовой плотности 2H − TaS.2 и 2H − TaSe2". Физический обзор B. 93 (18): 184512. arXiv:1603.00425. Bibcode:2016PhRvB..93r4512F. Дои:10.1103 / PhysRevB.93.184512. S2CID  54705510.
  7. ^ а б Sipos, B .; Кусмарцева, А. Ф .; Akrap, A .; Berger, H .; Forró, L .; Тутиш, Э. (2008). «От состояния Мотта к сверхпроводимости в 1T-TaS2". Материалы Природы. 7 (12): 960–5. Bibcode:2008НатМа ... 7..960С. Дои:10.1038 / nmat2318. PMID  18997775.
  8. ^ Танда, Сатоши; Самбонги, Такаши; Тани, Тоширо; Танака, Сёдзи (1984). «Рентгеновское исследование волновой структуры зарядовой плотности в 1T-TaS.2". J. Phys. Soc. JPN. 53 (2): 476. Bibcode:1984JPSJ ... 53..476T. Дои:10.1143 / JPSJ.53.476.
  9. ^ Танда, Сатоши; Самбонги, Такаши (1985). «Рентгеновское исследование новой фазы волны зарядовой плотности в 1T-TaS.2". Синтетические металлы. 11 (2): 85–100. Дои:10.1016/0379-6779(85)90177-8.
  10. ^ Coleman, R. V .; Giambattista, B .; Hansma, P.K; Johnson, A .; McNairy, W.W .; Слау, К. (1988). «Сканирующая туннельная микроскопия волн зарядовой плотности в халькогенидах переходных металлов». Успехи в физике. 37 (6): 559–644. Дои:10.1080/00018738800101439.
  11. ^ а б Wilson, J.A .; Di Salvo, F.J .; Махаджан, С. (1975). «Волны зарядовой плотности и сверхрешетки в металлических слоистых дихалькогенидах переходных металлов». Успехи в физике. 24 (2): 117–201. Дои:10.1080/00018737500101391.
  12. ^ Стойчевская, Л .; Васьковский, И .; Mertelj, T .; Kusar, P .; Светин, Д .; Бразовский, С .; Михайлович, Д. (2014). «Сверхбыстрый переход в стабильное скрытое квантовое состояние в электронном кристалле». Наука. 344 (6180): 177–180. arXiv:1401.6786. Дои:10.1126 / science.1241591. ISSN  0036-8075.
  13. ^ а б Васьковский, И .; Gospodaric, J .; Бразовский, С .; Светин, Д .; Sutar, P .; Горешник, Э .; Михайлович, И.А .; Mertelj, T .; Михайлович, Д. (2014). «Сверхбыстрый переход в стабильное скрытое квантовое состояние в электронном кристалле». Наука. 344 (6180): 177–180. Дои:10.1126 / sciadv.1500168. ISSN  0036-8075.
  14. ^ Ма, Лигуо; Е, Цунь; Ю, Ицзюнь; Лу, Сю Фан; Ню, Сяохай; Ким, Седжун; Фэн, Дунлай; Томанек, Дэвид; Сын, Янг-Ву; Чен, Сиань Хуэй; Чжан, Юаньбо (2016). «Фаза металлической мозаики и происхождение изолирующего состояния Мотта в 1T-TaS.2". Nature Communications. 7: 10956. arXiv:1507.01312. Bibcode:2016НатКо ... 710956M. Дои:10.1038 / ncomms10956. ЧВК  4792954. PMID  26961788.