Журнал неорганической химии, 2022, T. 67, № 8, стр. 1156-1162

Возможности квантово-химического моделирования доменных границ в кластерном приближении модели Изинга для материалов семейства дигидрофосфата калия

С. П. Долин a, Т. Ю. Михайлова a*, Н. Н. Бреславская a

a Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
119991 Москва, Ленинский пр-т, 31, Россия

* E-mail: tttat@yandex.ru

Поступила в редакцию 23.12.2021
После доработки 17.02.2022
Принята к публикации 21.02.2022

Аннотация

Для дигидрофосфата калия и его дейтероаналога предложены и проанализированы пробные варианты модельных кластеров для анализа влияния доменных границ на термодинамические свойства этих сегнетоэлектрических материалов. На основании результатов квантово-химических расчетов энергетики этих систем, представленных в виде пентамерных кластеров с 16 сильными Н-связями, сформулированы основные причины возможного влияния подобных неоднородностей. Несмотря на искусственный характер предложенных кластеров и упрощенный способ их квантово-химического моделирования с учетом только псевдоспиновых конфигураций, отвечающих правилу льда, можно предположить три основных фактора влияния доменной структуры на термодинамику. Важными оказываются нарушение (или сохранение) основных особенностей симметрии кристаллической решетки, сохранение геометрических параметров водородных связей и относительная концентрация этих связей в доменных границах по сравнению с доменами.

Ключевые слова: сегнетоэлектрики, домены, квантово-химическое моделирование

Список литературы

  1. Kamysheva L.N., Drozhdin S.N. // Ferroelectrics. 1987. V. 71. P. 281.

  2. Nakamura E. // Ferroelectrics. 1992. V. 135. P. 237.

  3. Bornarel J. // Ferroelectrics. 1984. V. 54. P. 245.

  4. Bornarel J. // Ferroelectrics. 1987. V. 71. P. 255.

  5. Лайнс М., Гласс А. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы. М.: Мир, 1981.

  6. Струков Б.А., Леванюк А.П. Физические основы сегнетоэлектрических явлений в кристаллах. М.: Наука, 1983. 241 с.

  7. Займан Дж. Модели беспорядка. М.: Мир, 1982. 592 с.

  8. Вакс В.Г. Введение в микроскопическую теорию сегнетоэлектриков. М.: Физматлит, 1973. 328 с.

  9. Блинц Р. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики. Динамика решетки. М.: Мир, 1975. 398 с.

  10. Mikhaylova T.Yu., Breslavskaya N.N., Dolin S.P. // Russ. J. Inorg. Chem. 2017. V. 62. P. 935. [Михайлова Т.Ю., Бреславская Н.Н., Долин С.П. // Журн. неорган. химии. 2017. Т. 62. С. 934.] https://doi.org/10.1134/S003602361707004X

  11. Долин С.П., Михайлова Т.Ю., Бреславская Н.Н. Зависимость свойств Н-связанных сегнетоактивных материалов семейства КН2РО4 от природы катиона. Квантово-химическое моделирование // Журн. неорган. химии. 2020. Т. 65. № 7. С. 931. https://doi.org/10.31857/S0044457X20070053

  12. Долин С.П., Михайлова Т.Ю., Бреславская Н.Н. // Журн. неорган. химии. 2020. Т. 65. № 4. С. 522. https://doi.org/10.31857/S0044457X20040224

  13. Долин С.П., Михайлова Т.Ю., Бреславская Н.Н. // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 5. С. 616. https://doi.org/10.31857/S0044457X21050044

  14. Slater J.C. // J. Chem. Phys. 1941. V. 9. P. 16.

  15. Tokunaga M., Matsubara T. // Progr. Theor. Phys. 1966. V. 38. P. 581.

  16. Гриднев С.А., Камышева Л.Н., Сидоркин А.С. Сегнетоэлектрические кристаллы группы KH2PO4. Воронеж, 1981. 116 с.

  17. Сидоркин А.С. Доменная структура в сегнетоэлектриках и родственных материалах. М.: Физматлит, 2000. 240 с.

  18. Сидоркин А.С. // Физика твердого тела. 1989. Т. 31. № 9. С. 293.

  19. Маттис Д. Теория магнетизма. М.: Мир, 1967. 406 с.

  20. Nelmes R.J. // J. Phys. C: Solid State Phys. 1985. V. 18. P. L711.

  21. Nelmes R.J., Tun Z., Kuhs W.F. // Ferroelectrics. 1987. V. 71. P. 125. https://doi.org/10.1080/00150198708224833

  22. Nelmes R.J. // J. Phys. C: Solid State Phys. 1988. V. 21. P. L881.

  23. Bornarel J., Cach R. // J. Phys.: Condens. Matter. 2003. V. 15. P. 4371.

  24. Bornarel J., Torche B. // Ferroelectrics. 2004. V. 76. P. 201.

  25. Mikhaylova T.Yu., Breslavskaya N.N., Dolin S.P. // Russ. J. Inorg. Chem. 2018. V. 63. P. 61. [Михайлова Т.Ю., Бреславская Н.Н., Долин С.П. // Журн. неорган. химии. 2018. Т. 63. С. 66.] https://doi.org/10.1134/S0036023618010060

  26. Михайлова Т.Ю., Бреславская Н.Н., Долин С.П. // Журн. неорган. химии. 2017. Т. 62. С. 1593. [Mikhailova T.Y., Breslavskaya N.N., Dolin S.P. // Russ. J. Inorg. Chem. 2017. V. 62. № 12. P. 1600.] https://doi.org/10.1134/S0036023617120130

  27. Афоникова Н.С., Боровиков В.В., Шмытько И.М. // Физика твердого тела. 1987. Т. 29. С. 813.

Дополнительные материалы отсутствуют.