Sulfid tantalitý - Tantalum(IV) sulfide

Sulfid tantalitý
Molybdenit-3D-koule.png
Krystalová struktura ukazující dva skládané listy S-Ta-S
Jména
Ostatní jména
disulfid tantalu
Identifikátory
3D model (JSmol )
Informační karta ECHA100.032.047 Upravte to na Wikidata
Vlastnosti
TaS2
Molární hmotnost245,078 g / mol[1]
Vzhledčerné krystaly[1]
Hustota6,86 g / cm3[1]
Bod tání> 3000 ° C [1]
Nerozpustný[1]
Nebezpečí
nezapsáno
Související sloučeniny
jiný anionty
Tantal telurid
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Sulfid tantalitý je anorganická sloučenina se vzorcem TaS2. Je to vrstvená sloučenina se třemi souřadnicemi sulfidových center a trigonálních prizmatických kovových center. Je strukturálně podobný slavnějšímu materiálu disulfid molybdenu, MoS2. TaS2 je polovodič s d1 elektronová konfigurace. I když je to temný materiál, TaS2 byl předmětem mnoha studií, protože je univerzálním hostitelem pro interkalace dárců elektronů,[2] a protože vykazuje neobvyklé fázové přechody při nízkých teplotách.

Příprava

TaS2 se připravuje reakcí v prášku tantal a síra při ~ 900 ° C.[3] Čistí se a krystalizuje transport chemických par použitím jód jako přepravní agent:[4]

TaS2 + 2 já2 ⇌ TaI4 + 2 S.

Vlastnosti

(a): Schéma hvězdného vzoru Davida v 1T-TaS2 kde zelené atomy jsou S a fialové jsou Ta. (b) a (c) jsou snímky STM pořízené při 6,5 K při různých zvětšeních před a po aplikaci pulzů 2,8 V špičkou STM. Vložky zobrazují ~ 10krát zvětšené obrázky.

Pro TaS jsou známy tři hlavní krystalické fáze2: trigonální 1T s jedním listem S-Ta-S za jednotková buňka, šestihranný 2H se dvěma listy S-Ta-S a kosodélník 3R se třemi listy S-Ta-S na buňku; Pozorovány jsou také fáze 4H a 6R, ale méně často. Tyto polymorfy většinou se liší spíše relativním uspořádáním listu S-Ta-S než strukturou listu.[5]

2H-TaS2 je supravodič s teplotou hromadného přechodu TC = 0,5 K, což se zvyšuje na 2,2 K ve vločkách s tloušťkou několika atomových vrstev.[3] Převážná část TC hodnota se zvyšuje až na ~ 8 K při 10 GPa a poté se nasycuje zvyšujícím se tlakem.[6] Naproti tomu 1T-TaS2 začíná supravodit pouze při ~ 2 GPa; jako funkce tlaku jeho TC rychle stoupne až na 5 K při ~ 4 GPa a poté nasycuje.[7]

Při okolním tlaku a nízkých teplotách 1T-TaS2 je Mottův izolátor.[7] Po zahřátí se změní na Triclinic vlna hustoty náboje (TCDW) stav v TTCDW ~ 220 K.[8][9][10], téměř srovnatelné vlna hustoty náboje (NCCDW) stav v TNCCDW ~ 280 K.[11], do nepřiměřeného stavu CDW (ICCDW) v TICCDW ~ 350 K.[11], a do kovového stavu v TM ~ 600 K.

Ve stavu CDW TaS2 mřížka se deformuje a vytváří periodické Davidova hvězda vzor. Aplikace (např. 50fs) optických laserových pulzů[12] nebo napěťové impulsy (~ 2–3 V) procházející elektrodami[13] nebo v skenovací tunelovací mikroskop (STM) do stavu CDW způsobí pokles elektrického odporu a vytvoří „mozaikový stav“ sestávající z domén velikosti nanometrů, kde jak domény, tak jejich stěny vykazují kovovou vodivost. Tato mozaiková struktura je metastabilní a po zahřátí postupně mizí.[4][14][13]

Reference

  1. ^ A b C d E Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92. vydání). Boca Raton, FL: CRC Press. str. 4,93. ISBN  1439855110.
  2. ^ Revelli, J. F .; Disalvo, F. J. (1995). "Disulfid tantalu (TaS2) a jeho interkalační sloučeniny “. Anorganické syntézy. Anorganické syntézy. 30. str. 155. doi:10.1002 / 9780470132616.ch32. ISBN  9780470132616.
  3. ^ A b Navarro-Moratalla, Efrén; Island, Joshua O .; Mañas-Valero, Samuel; Pinilla-Cienfuegos, Elena; Castellanos-Gomez, Andres; Quereda, Jorge; Rubio-Bollinger, Gabino; Chirolli, Luca; Silva-Guillén, Jose Angel; Agrait, Nicolás; Steele, Gary A .; Guinea, Francisco; Van Der Zant, Herre S. J .; Coronado, Eugenio (2016). „Vylepšená supravodivost v atomově tenkém TaS2". Příroda komunikace. 7: 11043. arXiv:1604.05656. Bibcode:2016NatCo ... 711043N. doi:10.1038 / ncomms11043. PMC  5512558. PMID  26984768.
  4. ^ A b Cho, Doohee; Cheon, Sangmo; Kim, Ki-Seok; Lee, Sung-Hoon; Cho, Yong-Heum; Cheong, Sang-Wook; Yeom, Han Woong (2016). „Manipulace nanočástic izolačního stavu Mott spojená s účtováním objednávky v 1T-TaS2". Příroda komunikace. 7: 10453. arXiv:1505.00690. Bibcode:2016NatCo ... 710453C. doi:10.1038 / ncomms10453. PMC  4735893. PMID  26795073.
  5. ^ Dunnill, Charles W .; MacLaren, Ian; Gregory, Duncan H. (2010). „Supravodivé nanotapes disulfidu tantalu; růst, struktura a stechiometrie“ (PDF). Nanoměřítko. 2 (1): 90–7. Bibcode:2010Nanos ... 2 ... 90D. doi:10.1039 / B9NR00224C. PMID  20648369.
  6. ^ Freitas, D.C .; Rodière, P .; Osorio, M. R.; Navarro-Moratalla, E .; Nemes, N.M .; Tissen, V. G .; Cario, L .; Coronado, E .; García-Hernández, M .; Vieira, S .; Núñez-Regueiro, M .; Suderow, H. (2016). „Silné zlepšení supravodivosti při vysokých tlacích ve vlnových stavech nábojové hustoty 2H-TaS2 a 2H-TaSe2". Fyzický přehled B. 93 (18): 184512. arXiv:1603.00425. Bibcode:2016PhRvB..93r4512F. doi:10.1103 / PhysRevB.93.184512. S2CID  54705510.
  7. ^ A b Sipos, B .; Kusmartseva, A. F .; Akrap, A .; Berger, H .; Forró, L .; Tutiš, E. (2008). „Od stavu Mott k supravodivosti v 1T-TaS2". Přírodní materiály. 7 (12): 960–5. Bibcode:2008NatMa ... 7..960S. doi:10.1038 / nmat2318. PMID  18997775.
  8. ^ Tanda, Satoshi; Sambongi, Takashi; Tani, Toshiro; Tanaka, Shoji (1984). „Rentgenová studie vlnové struktury hustoty náboje v 1T-TaS2". J. Phys. Soc. Jpn. 53 (2): 476. Bibcode:1984JPSJ ... 53..476T. doi:10.1143 / JPSJ.53.476.
  9. ^ Tanda, Satoshi; Sambongi, Takashi (1985). „Rentgenová studie nové fáze vln hustoty náboje v 1T-TaS2". Syntetické kovy. 11 (2): 85–100. doi:10.1016/0379-6779(85)90177-8.
  10. ^ Coleman, R. V .; Giambattista, B .; Hansma, P. K.; Johnson, A .; McNairy, W.W .; Slough, C.G. (1988). „Skenovací tunelovací mikroskopie vln hustoty náboje v chalkogenidech přechodových kovů“. Pokroky ve fyzice. 37 (6): 559–644. doi:10.1080/00018738800101439.
  11. ^ A b Wilson, J. A.; Di Salvo, F.J .; Mahajan, S. (1975). „Vlny hustoty náboje a superlatice v kovových vrstvených přechodných kovových dichalkogenidech“. Pokroky ve fyzice. 24 (2): 117–201. doi:10.1080/00018737500101391.
  12. ^ Stojchevska, L .; Vaskivskyi, I .; Mertelj, T .; Kusar, P .; Svetin, D .; Brazovskii, S .; Mihailovic, D. (2014). "Ultrarychlý přechod do stabilního skrytého kvantového stavu v elektronickém krystalu". Věda. 344 (6180): 177–180. arXiv:1401.6786. doi:10.1126 / science.1241591. ISSN  0036-8075.
  13. ^ A b Vaskivskyi, I .; Gospodaric, J .; Brazovskii, S .; Svetin, D .; Sutar, P .; Goreshnik, E .; Mihailovic, I.A .; Mertelj, T .; Mihailovic, D. (2014). "Ultrarychlý přechod do stabilního skrytého kvantového stavu v elektronickém krystalu". Věda. 344 (6180): 177–180. doi:10.1126 / sciadv.1500168. ISSN  0036-8075.
  14. ^ Ma, Liguo; Ye, Cun; Yu, Yijun; Lu, Xiu Fang; Niu, Siao-chaj; Kim, Sejoong; Feng, Donglai; Tománek, David; Syn, Young-Woo; Chen, Xian Hui; Zhang, Yuanbo (2016). „Fáze kovové mozaiky a původ Mottova izolačního stavu v 1T-TaS2". Příroda komunikace. 7: 10956. arXiv:1507.01312. Bibcode:2016NatCo ... 710956M. doi:10.1038 / ncomms10956. PMC  4792954. PMID  26961788.