Структурні переходи в монокристалах Cu₁,₈₅S
Анотація
Cu1,85S представляє значний сучасний інтерес завдяки своїй складній кристалохімії, широкому діапазону однорідності та унікальним фізико-хімічним властивостям. Ці матеріали належать до класу дигенітів і демонструють різні структурні перетворення та оборотні фазові переходи, які є дуже чутливими до вмісту міді. Синтез, вирощування та дослідження структурної поведінки монокристалів Cu1,85S дають важливе розуміння фазової стабільності та механізмів перетворення в системі Cu2-xS. Такі знання є вирішальними для потенційного застосування в напівпровідникових пристроях, каталізаторах та системах перетворення енергії, де кристалічна структура та фазовий склад безпосередньо впливають на характеристики матеріалу. У цій статті представлені результати синтезу, вирощування монокристалів та рентгенофазового аналізу нестехіометричної сполуки Cu₁․₈₅S, яка належить до класу дигенітів. Монокристали були отримані шляхом поєднання методу спрямованої кристалізації Бріджмена з повільним охолодженням. Було проведено комплексний мікроструктурний та рентгеноструктурний аналіз, включаючи використання фотографій Вайсенберга та температурно-залежних дифракційних досліджень в діапазоні від кімнатної температури до 420°C. Було встановлено, що за кімнатної температури зразок Cu1,85S є двофазним і складається з орторомбічної (Pnma) та моноклінної P21/n фаз. При нагріванні спостерігалися два структурні переходи: спочатку до тетрагональної фази приблизно при 93°C, а потім до високотемпературної гранецентрованої кубічної (ГЦК) решітки приблизно при 120°C. Усі переходи є оборотними та відбуваються за механізмом від монокристала до монокристала з чітко визначеними орієнтаційними зв'язками між ґратками. Двофазний характер за кімнатної температури пояснюється накопиченням атомів міді в двійникових областях. Ця робота сприяє розумінню структурних перетворень у системі Cu₁.₈₅S та підтверджує існування стабільних міжфазних переходів, залежних від вмісту міді.
Завантаження
Посилання
N. Alsen, “Über Kristallstrukturen von Covelline (CuS) und Kupferglanz (Cu₂S),” Geologiska Föreningens I. Stockholm Förhandlingar, 53, 111–120 (1931).
P. Rahlfs, “Über die kubischen Hochtemperaturmodifikationen der Sulfide, Selenide und Telluride des Silbers und des einwertigen Kupfers,” Zeitschrift für Physikalische Chemie, (B), 31, 157–194 (1936).
M.J. Buerger, aand N.W. Buerger, “Low Chalcocite and High Chalcocite,” American Mineralogist, 29(1–2), 55–65 (1944).
S. Djurle, “An X-ray Study on the System Cu-S,” Acta Chemica Scandinavica, 12(7), 1415–1427 (1958). https://doi.org/10.3891/acta.chem.scand.12-1415
E.H. Roseboom, “An Investigation of the System Cu-S and Some Natural Copper Sulfides between 25 and 700°C,” Economic Geology, 61(1), 641–672 (1966). https://doi.org/10.2113/gsecongeo.61.4.641
O. Kimihiko, and K. Shichie, “Electrical Conduction and Phase Transformation of Copper Sulfides,” Journal of the Physical Society of Japan, 16(8), 1130–1138 (1973).
W. Kurz, “Chemisch-röntgenographische Untersuchungen an Kuban Kupferglanz,” Zeitschrift für Kristallographie - Crystalline Materials, 92(1-6), 408–434 (1935). https://doi.org/10.1524/zkri.1935.92.1.408
Kh.Kh. Hashimov, and N. Suleymanov, “Diffractometric Study of Structural Phase Transformations in Cu2−xS and Cu2−xFe0.05S Crystals,” Advanced Physical Research, 7(1), 123-132 (2025). https://doi.org/10.62476/apr.71123
T. Howard, and I. Evans, “The crystal structures of low chalcocite and djurleite,” Zeitschrift für Kristallografie, 150, 299–320 (1979). https://doi.org/10.1524/zkri.1979.150.14.299
Hashimov Kh.Kh. T.M. Isayeva, "X-ray Graphic Study of Structural Transformations in Crystals of Cu₂−xNi₀.₀₅S (x = 0.05, 0.25, 0.30),” New Materials Compounds and Applications, 8(1), 121-134 (2024). https://doi.org/10.62476/nmca8121
Kh.Kh. Hashimov, “Synthesis of Cu2−xNi₀.₅S (x = 0.05, 0.25, 0.30) Compounds and Study of Single Crystals”, Asian Journal of Physical and Chemical Sciences, 11(3), 45-51 (2023). https://doi.org/10.9734/AJOPACS/2023/v11i3205
Kh.Kh. Hashimov, “Investigation of Crystal Structure and Polymorphic Transformations of Cu-S System Compounds,” in: V International Scientific and Practical Conference “Modern Science: Actual Problems”, (Manchester, UK, 2023), pp. 55 59. https://doi.org/10.5281/zenodo.7950997
Kh.Kh. Hashimov, “Investigation of Polymer Transformations in Crystals,” in: International Scientific-Practical Conference on Mathematical Methods and Mechatronic Systems in Engineering, (2023), pp.25–27.
Авторське право (c) 2026 Дж.І. Ісмайлов, Х.Х. Гашімов, О.А. Алієв
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
