氮化物具有独特的结构化学与催化特性,可用于超导,固态照明,陶瓷和永磁等应用。然而,由于气态氮的固有惰性和热力学稳定性,因此采用传统固态技术制备氮化物特别困难。研究表明,在某些情况下氮气在中行过渡金属中具有相当大的溶解度,这可以利用在材料合成中。
有鉴于此,威斯康星大学麦迪逊分校Daniel C. Fredrickson报道了简单合成了一种结构复杂的新相Mn39Si9Nx(x = 0.84)即一种新的金属间氮化物的合成和结构,其中氮在锰中的溶解度促进其进入富锰基质间隙。
文章要点
1)这种金属间亚氮化物的结构特征基于Mn-Si和Mn-N域的互补内部堆积应变,这种效应被称为外延稳定化。这些域基于四面体密排(TCP)和Mackay簇状模块的互穿而组合成复杂的复合结构。
2)研究人员发现Mn39Si9Nx具有硅化物和氮化物域的共生体,其中Mn-Si和Mn-N相互作用,用于Si@Mn12和N@Mn6配位,从而使它们彼此之间的界面最大化。这些特征是二元Mn-Si和Mn-N化合物前体的CP预期的外延稳定的标志。
3)外延稳定化不限于Mn-Si-N系统。通过将氮溶解度与互补CP方案相结合为通往相关氮化物相的潜在合成途径打开了大门。
Gordon G. C. Peterson, et al, Mn39Si9Nx: Epitaxial Stabilization as a Pathway to the Formation of Intermetallic Nitrides, J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI:10.1021/jacs.0c01716
https://doi.org/10.1021/jacs.0c01716