КВАЗИДВУМЕРНЫЙ ОРГАНИЧЕСКИЙ ПРОВОДНИК к-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Cl. КОНФОРМАЦИОННЫЙ БЕСПОРЯДОК И ЗАРЯДОВАЯ СТРУКТУРА ПРОВОДЯЩИХ СЛОЕВ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Методами рентгеноструктурного анализа (РСА), спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС) и квантово-химического моделирования были исследованы особенности температурного поведения термоактивированного конформационного беспорядка концевых этиленовых групп −C2H4− молекул BEDT-TTF (или ET) в кристаллах квазидвумерного органического проводника к-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Cl при температурах от 112 K до 289 K. При медленном охлаждении со скоростью −4K/ч и шагом в 10 K были измерены параметры кристаллической решетки и для характерных точек проведен полный структурный анализ. Параметры кристаллической структуры проявляют аномальное поведение по температуре в интервале 175 – 250 K, в этой же области наблюдается аномалия в поведении частот внутримолекулярных колебаний молекулы ET, что связывается с изменением степени конформационного беспорядка. На основе полученных структурных данных методами квантовохимического моделирования было проанализировано влияние наблюдаемого беспорядка на электронную структуру проводящего слоя. В частности, результаты расчетов полуэмпирическим расширенным методом Хюккеля с оптимизированным под заданную систему базисом позволили установить характер распределения электронной плотности как внутри димера, так и внутри слоя в зависимости от конфигурации концевых этиленовых групп. Были выявлены основные типы перераспределения заряда между молекулами в димере ET2. Показано, как заселенность конфигураций и степень поляризации димеров влияют на устойчивость того или иного типа зарядового упорядочения внутри проводящего слоя и, в конечном счете, на проводящие свойства кристалла.

Об авторах

А. В. Кузьмин

Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Email: kuzminav@issp.ac.ru
Россия, 142432, Черноголовка; 119048; Москва

Э. И. Хасанова

Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук

Email: kuzminav@issp.ac.ru
Россия, 142432, Черноголовка

К. П. Мелетов

Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук

Email: kuzminav@issp.ac.ru
Россия, 142432, Черноголовка

В. Н. Зверев

Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук

Email: kuzminav@issp.ac.ru
Россия, 142432, Черноголовка

C. C. Хасанов

Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Автор, ответственный за переписку.
Email: kuzminav@issp.ac.ru
Россия, 142432, Черноголовка; 119048, Москва

Список литературы

  1. T. G. Prokhorova and E. B. Yagubskii, Russ. Chem. Rev. 86, 164 (2017).
  2. J. M. Williams, A. J. Schultz, U. Geiser et al., Science 252, 1501 (1972).
  3. E. B. Yagubskii, N. D. Kushch, A.V. Kazakova et al.,
  4. J. Exp. Theor. Phys. Lett. 82, 93 (2005).
  5. V. N. Zverev, A.I. Manakov, S. S. Khasanov et al., Phys. Rev. B 74, 104504 (2006).
  6. Y. Huang, Y. Hu, and S. Ren, Appl. Mater. Today 29, 101569 (2022).
  7. C. Hotta, Phys. Rev. B 82, 241104 (2010).
  8. N. Hassan, S. Cunningham, M. Mourigal et al., Science 360, 1101 (2018).
  9. J. Muller, M. Lang, F. Steglich et al., Phys. Rev. B 65, 144521 (2002).
  10. T. Hiramatsu, Y. Yoshida, G. Saito et al., J. Mater. Chem. C 3, 1378 (2014).
  11. J. Muller, M. Lang, F. Steglich et al., J. De Physique Iv. Proc. 114, 341 (2004).
  12. C. A. Angell, Science 267, 1924 (1995).
  13. F. Gugenberger, R. Heid, C. Meingast et al., Phys. Rev. Lett. 69, 3774 (1992).
  14. T. Komatsu, T. Nakamura, N. Matsukawa et al., Solid State Commun. 80, 843 (1991).
  15. G. M. Sheldrick, Acta Crystallogr Sect. Found Adv. 71, 3 (2015).
  16. G. M. Sheldrick, Acta Crystallogr Sect. C Struct. Chem. 71, 3 (2015).
  17. H. J. Monkhorst and J. D. Pack, Phys. Rev. B 13, 5188 (1976).
  18. F. Neese, Wiley Interdiscip. Rev. Comput. Mol. Sci. 2, 73 (2012).
  19. R. Ditchfield, W. J. Hehre and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 54, 724 (1971).
  20. Y. Saito, A. Lohle, A. Kawamoto et al., Crystals 11, 817 (2021).
  21. D. Cvijovic, Theor. Math. Phys. 166, 37 (2011).
  22. D. P. Shoemaker, D. Y. Chung, H. Claus et al., Phys. Rev. B 86, 184511 (2012).
  23. J. M. Williams, A. M. Kini, H. H. Wang et al., Inorg. Chem. 29, 3272 (1990).
  24. Y. V. Sushko, V. A. Bondarenko, R. A. Petrosov et al., J. Phys. II 1, 1015 (1991).
  25. H. O. Jeschke, M. de Souza, R. Valenti et al., Phys. Rev. B 85, 035125 (2012).
  26. C. G. Darwin, Philos. Mag. Ser. 6 43, 800 (1922).
  27. E. Arnold and D. M. Himmel, International Tables for Crystallography Volume F: Crystallography of Biological Macromolecules, John Wiley & Sons Ltd., (2011).
  28. D. H. Juers, C. A. Farley, C. P. Saxby et al., Acta Crystallogr. Sect. D 74, 922 (2018).
  29. D. H. Juers, J. Lovelace, H. D. Bellamy et al., Acta Crystallogr. Sect. D 63, 1139 (2007).
  30. A. Vahedi-Faridi, J. Lovelace, H. D. Bellamy et al., Acta Crystallogr. Sect. D 59, 2169 (2003).
  31. U. Shmueli, International Tables for Crystallography. Volume B: Reciprocal Space, Springer (2001).
  32. K. Miyagawa, A. Kawamoto, Y. Nakazawa et al., Phys. Rev. Lett. 75, 1174 (1995).
  33. M. A. Tanatar, T. Ishiguro, T. Kondo et al., Phys. Rev. B 59, 3841 (1999).
  34. P. Wzietek, H. Mayaffre, D. Jerome et al., J. Phys. 6, 2011 (1996).
  35. P. Wzietek, H. Mayaffre, D. Jerome et al., Synthetic Met. 85, 1511 (1997).
  36. X. Su, F. Zuo, J. A. Schlueter et al., Phys. Rev. B 57, R14056 (1998).
  37. S. Yasin, M. Dumm, B. Salameh et al., Eur. Phys. J. B 79, 383 (2011).
  38. P. Nagel, V. Pasler, C. Meingast et al., Phys. Rev. Lett. 85, 2376 (2000).
  39. T. Yamamoto, M. Uruichi, K. Yamamoto et al., J. Phys. Chem. B 109, 15226 (2005).
  40. K. Yakushi, Crystals 2, 1291 (2012).
  41. H. H. Wang, J. R. Ferraro, J. M. Williams et al., J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1893 (1994).
  42. I. Olejniczak, B. Barszcz, P. Auban-Senzier et al., J. Phys. Chem. C 126, 1890 (2022).
  43. L. A. Hess and P. N. Prasad, J. Chem. Phys. 72, 573 (1980).
  44. S. Tomic, M. Pinteric, T. Ivek et al., J. Phys.: Condens. Matter 25, 436004 (2013).
  45. L. A. Girifalco, Statistical Mechanics of Solids, Oxford University Press, (2000).
  46. L. Bellaiche and D. Vanderbilt, Phys. Rev. B 61, 7877 (2000).
  47. P. Soven, Phys. Rev. 156, 809 (1967).
  48. G. Landrum, YAeHMOP 3.0 (2023).
  49. R. S. Mulliken, J. Chem. Phys. 23, 1833 (1955).
  50. H. Nishioka and K. Ando, J. Chem. Phys. 134, 1 (2011).
  51. A. Biancardi, S. C. Martin, C. Liss et al., J. Chem. Theory Comput. 13, 4154 (2017).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).