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Sich durchdringende polare und unpolare Untergitter in intermetallischen Phasen: die Struktur von NaCd2

Authors

  • Daniel C. Fredrickson Dr.,

    1. Department of Chemistry and Chemical Biology, Baker Laboratory, Cornell University, Ithaca, NY 14853-1301, USA, Fax: (+1) 607-255-4137
    2. Derzeitige Adresse: Department of Inorganic Chemistry Stockholm University 106 91 Stockholm, Schweden
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  • Stephen Lee Prof.,

    1. Department of Chemistry and Chemical Biology, Baker Laboratory, Cornell University, Ithaca, NY 14853-1301, USA, Fax: (+1) 607-255-4137
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  • Roald Hoffmann Prof.

    1. Department of Chemistry and Chemical Biology, Baker Laboratory, Cornell University, Ithaca, NY 14853-1301, USA, Fax: (+1) 607-255-4137
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Abstract

In den 1960er Jahren bestimmte Samson die Strukturen einiger der komplexesten intermetallischen Phasen, darunter NaCd2, Mg2Al3 und Cu3Cd4, die jeweils über 1000 Atome pro Elementarzelle aufweisen. Basierend auf den bemerkenswerten Arbeiten von Samson und Andersson verwenden wir quantenmechanische Rechnungen zur Beschreibung dieser Strukturen. Der formale Aufbau der Struktur auf der Grundlage der elektronischen Verhältnisse beginnt mit der relativ einfachen Mg17Al12-Struktur und setzt sich bis zu Samsons NaCd2-Struktur fort, wobei die Aufteilung in elektronenreiche und elektronenarme Gitterplätze (bezüglich der durchschnittlichen Elektronenzahl) bei beiden Strukturen das Vorliegen von Fragmenten des MgCu2-Typs aufdeckt. Die äußeren und inneren Bereiche eines solchen Fragments weisen unterschiedliche Bindungsverhältnisse auf: Der innere Bereich ist eher polar, während die Grenzflächen relativ unpolar sind. Dieser Sachverhalt kann mit der Geometrie der Grenzflächenplätze begründet werden, die zugleich an elektronenreichen wie auch elektronenarmen Gittern beteiligt sind. Die polaren und unpolaren Gitterplätze in NaCd2 sind durch eine Minimalfläche, die D-Fläche, voneinander getrennt. Die Argumente, die für eine solche Struktur sprechen, beruhen auf elektronischen Überlegungen. Ein entscheidendes Merkmal besteht darin, dass sich polare und unpolare Bindungstypen gegenseitig durchdringen. Diese Methode lässt sich auch auf andere Strukturen anwenden.

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