鉱物の結晶構造、生成、物性に及ぼす不活性電子対効果の研究

惰性电子对对矿物晶体结构、形成和物理性质影响的研究

基本信息

批准号：
01J09589
负责人：
興野純
金额：
$ 1.28万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

本来、化学結合に寄与しない不活性なns^2孤立電子対は、周囲の配位環境と反発し、原子間距離は大きくなると考えられるが、輝安鉱(Sb_2S_3)や輝蒼鉛鉱(Bi_2S_3)、Paakkonenite(Sb_2AsS_2)では、その距離がファン・デル・ワールス半径の総和よりも短く、結合に寄与している可能性が示唆される。今回、輝安鉱に注目し、Sb5s^2孤立電子対の挙動と周囲の配位環境の変化を低温変化の下で観察して、さらにバンドギャップエネルギーの測定から不活性な孤立電子対の結合状態について検証した。実験の結果、輝安鉱の基本構造は、Sb_4S_6リボン間が3.375Å、3.644Åと、ファン・デル・ワールス半径の総和よりも短かった。つまりSb5s^2孤立電子対が周囲と結合している可能性が示唆された。さらに、輝安鉱の低温単結晶X線結晶構造解析を230、173、128Kで行った。その結果、2種類のSbS_7多面体体積は温度低下に従って収縮し、Sb5s^2孤立電子対の立体化学的効果も収縮していた。しかし配位形態を示す球形度の値は各温度で常に一定であり、全元素が等方的に収縮していることが判明した。従って、室温で結合状態にあった孤立電子対が、低温でも周囲の電子雲と配位状態を維持したまま変化していた。次に、輝蒼鉛鉱(Bi_2S_3)、輝安鉱(Sb_2S_3)、方安鉱(Sb_2O_3)のバンドギャップエネルギーを測定した。その結果、1.28eV(輝蒼鉛鉱)、1.64eV(輝安鉱)、4.31eV(方安鉱)であった。また、これらの結晶構造のBi、Sb-S二次配位結合距離は、輝蒼鉛鉱、輝安鉱では、ファン・デル・ワールス半径よりも短く、方安鉱はファン・デル・ワールス半径よりも長かった。従ってバンドギャップエネルギーの低下は、この孤立電子対が周囲の電子雲と結合していることに起因する可能性がある。つまり、輝蒼鉛鉱、輝安鉱の不活性ns^2孤立電子対が活性となり周囲と結合関係にあるためと考えられた。本研究によって、不活性ns^2孤立電子対は周囲の電子雲と結合状態となり、これによって不活性電子対効果を持つ半導体物質のバンドギャップエネルギーが著しく低くなると言える。

惯性，惰性ns^2对化学键没有贡献的唯一孤独对环境的距离并增加了原子间的距离，而是在奎安（SB_2S_3），quian（bi_2s_3）和paakkonenenite和paakkonenenite（sb_2ass_2）中（sb_2s_3）（sb_2ass_2）（sb_2ass_2），距离是wa der的距离。目前，我们专注于Kian-an，并观察到SB5S^2孤独电子对的行为以及在低温变化下周围的协调环境的变化，并通过测量带隙能量进一步检查了无活性孤独电子对的结合状态。该实验表明，在SB_4S_6丝带之间，Huiantine的基本结构为3.375Å和3.644Å，该丝带比Van der waals radii的总和短。换句话说，有人建议SB5S^2单对孤独的电子可以耦合到周围环境。此外，在230、173和128K上进行了基安多的低温单晶X射线晶体结构分析。结果，随着温度下降而收缩的两种类型的SBS_7多面体体积，SB5S^2孤独电子对的立体化学效应也收缩了。但是，指示配位形态的球形值在每个温度下始终是恒定的，发现所有元素均均等。因此，即使在低温下，在室温下处于键状态的孤独对键也发生了变化，从而维持与周围电子云的协调状态。接下来，测量了几内亚（BI_2S_3），几内亚（SB_2S_3）和几内亚（SB_2O_3）的带隙能量。结果，结果为1.28EV（Kyushouri-Ne），1.64EV（Kyuan-ne）和4.31EV（Fangan-ne）。此外，这些晶体结构的BI和SB-S次级配位键合距离比Huangzhou Nitomi的Huangzhou Nit和Huangzhou Nitomi短于Huangzhou NIT和Huangzhou Nit的Van derawaals半径的长度。因此，带隙能量的降低可能是由于这对孤对耦合到周围电子云的事实。换句话说，人们认为，不活跃的NS^2孤独的Guildine和Guildine具有活性，并且与周围地区具有结合关系。这项研究表明，不活跃的NS^2孤对与周围的电子云结合，导致半导体材料的带隙能显着降低，具有不活动的电子配对效应。