مقاله نمایشی از جفت های آنتاگونیستی به عنوان مسیری به سمت ترکیبات سه تایی با ابعاد کم

چکیده

We outline how pairs of strongly immiscible elements, referred to here as antagonistic pairs, can be used to synthesize ternary compounds with quasi-reduced dimensional motifs. By identifying third elements that are compatible with a given antagonistic pair, ternary compounds can be formed in which the third element segregates the immiscible atoms into spatially separated substructures. Quasi-low dimensional structural units are a natural consequence of the immiscible atoms seeking to avoid contact in the solid-state. As proof of principle, we present the discovery and physical properties of La$_4$Co$_4$X (X = Pb, Bi, Sb), a new family of intermetallics based on the antagonistic pairs Co-Pb and Co-Bi. La$_4$Co$_4$X adopts a new orthorhombic crystal structure (space group Pbam) containing quasi-2D Co slabs and La-X layers that stack along the a-axis. Consistent with our proposal, the La atoms separate the Co and X substructures, ensuring there are no direct contacts between immiscible atoms. Within the Co slabs, the atoms occupy the vertices of corner sharing tetrahedra and triangles, and this motif produces flat electronic bands near the Fermi level that favor magnetism. The Co is moment bearing in La$_4$Co$_4$X, and we show that whereas La$_4$Co$_4$Pb behaves as a three dimensional antiferromagnet with T$_N$ = 220 K, La$_4$Co$_4$Bi and La$_4$Co$_4$Sb have behavior consistent with low dimensional magnetic coupling and ordering, with T$_N$ = 153 K and 143 K respectively. In addition to the Pb, Bi, and Sb based La$_4$Co$_4$X compounds, we were likely able to produce an analogous La$_4$Co$_4$Sn in polycrystalline form, although we were unable to isolate single crystals. We anticipate that using mutually compatible third elements with an antagonistic pair represents a generalizable design principle for discovering new materials and structure types containing low-dimensional substructures.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

ما توضیح می دهیم که چگونه جفت عناصر به شدت غیرقابل نفوذ ، که در اینجا به عنوان جفت های آنتاگونیستی گفته می شود ، می توان برای سنتز ترکیبات سه قلو با نقوش بعدی شبه کاهش استفاده کرد.با شناسایی عناصر سوم که با یک جفت آنتاگونیستی خاص سازگار هستند ، می توان ترکیبات سه قلو را تشکیل داد که در آن عنصر سوم اتم های غیرقابل نفوذ را در زیر ساختارهای جدا شده فضایی جدا می کند.واحدهای ساختاری شبه کم ابعاد یک نتیجه طبیعی از اتم های غیرقابل نفوذ هستند که به دنبال جلوگیری از تماس در حالت جامد هستند.به عنوان اثبات اصل ، ما ویژگی های کشف و فیزیکی LA $ _4 $ $ _4 $ x (X = PB ، BI ، SB) ، خانواده جدیدی از بین فلزی مبتنی بر جفت های آنتاگونیستی CO-PB و CO-BI را ارائه می دهیم.LA $ _4 $ CO $ _4 $ x یک ساختار کریستالی ارتورومبیک جدید (گروه فضایی PBAM) حاوی صفحات CO شبه 2D و لایه های LA-X را که در امتداد محور A پشته است ، تصویب می کند.مطابق با پیشنهاد ما ، اتم های LA زیر ساختهای CO و X را از هم جدا می کنند و اطمینان حاصل می کنند که هیچ تماس مستقیمی بین اتم های غیرقابل نفوذ وجود ندارد.در داخل صفحات CO ، اتمها رئوس های گوشه ای را که Tetrahedra و مثلث ها را به اشتراک می گذارند ، اشغال می کنند و این نقوش باندهای الکترونیکی مسطح در نزدیکی سطح فرمی تولید می کند که به نفع مغناطیس است.این شرکت لحظه به لحظه در LA $ _4 $ $ _4 $ x است ، و ما نشان می دهیم که در حالی که LA $ _4 $ $ $ _4 $ PB به عنوان یک آنتی فرومگنت سه بعدی با T $ _n $ = 220 K ، LA $ _4 $ CO رفتار می کند.$ _4 $ bi و la $ _4 $ $ _4 $ sb رفتار مطابق با اتصال و سفارش مغناطیسی کم ابعاد ، با t $ _n $ = 153 k و 143 K است.علاوه بر PB ، BI و SB مبتنی بر LA $ _4 $ CO $ _4 $ X ، ما به احتمال زیاد توانستیم یک LA $ $ _4 $ $ _4 $ SN را به شکل پلی کریستالی تولید کنیم ، اگرچه نتوانستیم مجرد را جدا کنیمکریستال هاما پیش بینی می کنیم که استفاده از عناصر سوم سازگار با متقابل با یک جفت آنتاگونیست ، یک اصل طراحی قابل تعمیم برای کشف مواد جدید و انواع ساختار حاوی زیر ساختارهای کم بعدی را نشان می دهد.