интерпретация некоторых тетрагональных структур на основе

RMS DPI 2006-1-66-0
ИНТЕРПРЕТАЦИЯ НЕКОТОРЫХ ТЕТРАГОНАЛЬНЫХ СТРУКТУР
НА ОСНОВЕ ГОМОЛОГИЧЕСКОГО РЯДА ШАРОВЫХ
УПАКОВОК
Доливо-Добровольский В.В.
Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет)
dolivo@vd10926.spb.edu
Ранее автором был охарактеризован гомологический ряд
тетрагональных шаровых упаковок, образованных наложением друг на
друга квадратных шаровых слоев [1]. Первый слой и все слои, в которых
шары располагаются точно над шарами первого слоя, условно обозначены,
как слои Р, а все слои, шары которых располагаются над лунками между
шарами первого слоя, условно обозначены, как слои Q. Не считая
тривиальных случаев однослойной (упаковка P) и двухслойной (упаковка
PQ) упаковок в качестве примеров структур с подобными упаковками
были приведены структуры минералов группы буковита (четырехслойная
упаковка PPQQ) и структура KCu4S3 (трехслойная упаковка PPQ). Но на
основе подобных упаковок легко интерпретируется и ряд других
известных структур.
Примером структуры с трехслойной упаковкой PPQ наряду с KCu4S3
служит структура NH4HgCl3. Места шаров упаковки занимают атомы Cl,
радикалы NH4 занимают кубические пустоты упаковки, а атомы Hg октаэдрические пустоты. Тетраэдрические пустоты (в отличие от KCu4S3)
остаются свободными.
Четырехслойная упаковка PPQQ обнаруживается в структуре
AgTlTe2. Шары упаковки представлены атомами Те, Tl занимает
кубические пустоты, а Ag - тетраэдрические. Но в отличие от структуры
буковита в AgTlTe2 занята только половина тетраэдрических пустот, в
связи с чем симметрия понижается до I 4 m2.
В рамках четырехслойной буковитовой упаковки PPQQ может
интерпретироваться хорошо известный структурный тип K2NiF4.
Буковитовую упаковку образуют ионы К, в кубических пустотах
размещаются октаэдрические группы NiF6 таким образом, что в центрах
пустот располагаются атомы Ni, а атомы F оказываются в центрах граней
несколько тетрагонально искаженных кубов, образованных атомами К.
К структурному типу K2NiF4 принадлежит ряд сложных оксидов, в
частности Sr2TiO4. Но среди сложных оксидов Sr и Ti встречаются
структуры, в которых Sr образует шестислойную упаковку PPPQQQ и
восьмислойную PPPPQQQQ. Шестислойная упаковка имеет симметрию,
отвечающую группе I4/mmm, и слагается шарами двух типов п и б [1] c
последовательностью пббпбб... Шары типа п занимают позиции (а) 000;
184
шары типа б - позиции (е) 00z. Для идеальной упаковки z = (4 - 2 )/14 =
0,1847; c/a = 4 + 2 = 5,4142. Между шарами упаковки образуются
пустоты трех типов: кубические (4 пустоты на ячейку), тетраэдрические (4
на ячейку) и полуоктаэдрические (также 4 на ячейку).В структуре Sr3Ti2O7
такую упаковку, достаточно близкую к идеальной, образуют атомы Sr.
Атомы Ti располагаются по центрам кубических пустот упаковки, атомы
кислорода - в центрах граней кубов.
Восьмислойная упаковка PPPPQQQQ также реализуется в группе
I4/mmm и содержит шары п и б в последовательности пббппббп...Шары
типа п занимают позиции (е) 00zп, шары типа б - также позицию (е) 00zб.
Для идеальной упаковки zп = 0,0674; zб = 0,2023; c/a = 6 + 2 = 7,4142.
Между шарами упаковки возникают пустоты кубические двух сортов (2 +
4 на ячейку), тетраэдрические (4 на ячейку) и полуоктаэдрические (4 на
ячейку). Такую восьмислойную упаковку образуют атомы Sr в структуре
Sr4Ti3O10. Как и в структуре Sr3Ti2O7, атомы Ti занимают центры
кубических пустот, а атомы О располагаются в центрах граней кубов.
1. Доливо-Добровольский В.В. Буковитовая упаковка как представитель
гомологического ряда тетрагональных шаровых упаковок // Записки ВМО. 2004. № 5.
С 63 - 69.
185