A novel layer-structured PtN₂: first-principles calculations
Platinum nitride as the first successfully synthesized noble metal nitride shows superior mechanical properties and exotic electronic structure that rival those of conventional transition metal nitrides. In the past diverse crystal structures have been proposed to understand its unusual properties....
Saved in:
| Published in: | Сверхтвердые материалы |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126070 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | A novel layer-structured PtN₂: first-principles calculations / C.Z. Fan, J. Li, M. Hu, Z.S. Zhao, B. Xu, J.L. He // Сверхтвердые материалы. — 2013. — № 6. — С. 14-27. — Бібліогр.: 41 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1862592483319349248 |
|---|---|
| author | Fan, C.Z. Li, J. Hu, M. Zhao, Z.S. Xu, B. He, J.L. |
| author_facet | Fan, C.Z. Li, J. Hu, M. Zhao, Z.S. Xu, B. He, J.L. |
| citation_txt | A novel layer-structured PtN₂: first-principles calculations / C.Z. Fan, J. Li, M. Hu, Z.S. Zhao, B. Xu, J.L. He // Сверхтвердые материалы. — 2013. — № 6. — С. 14-27. — Бібліогр.: 41 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Сверхтвердые материалы |
| description | Platinum nitride as the first successfully synthesized noble metal nitride shows superior mechanical properties and exotic electronic structure that rival those of conventional transition metal nitrides. In the past diverse crystal structures have been proposed to understand its unusual properties. However, very few works pay attention to the dynamic stability of these phases. Here, we examine the potential structures of platinum nitride with a chemical composition of PtN₂ by utilizing a widely adopted evolutionary methodology for crystal structure prediction. Except reproducing the previously proposed phases, we also identify a Pmmm symmetric novel layer structure with a low formation enthalpy that is slightly lower than those of marcasite and CoSb₂ structures but slightly higher than that of pyrite structure. The elastic constants and the lattice dynamical calculations show that this layer-structured PtN₂ is mechanically and dynamically stable. The calculated band structures suggest this new phase together with the simple tetragonal phase are metallic, while other phases are insulators. In addition, it is found that the fluorite structure is dynamically unstable by the phonon spectrum calculations, although it is mechanically stable as suggested by calculated elastic constants.
Розглянуто потенційні структури нітриду платини з хімічним складом PtN₂, використовуючи широко прийняту еволюційну методологію прогнозування кристалічних структур. Крім відтворення раніше запропонованих фаз, ідентифіковано нову симетричну шарувату структуру, просторова група Pmmm, з низькою ентальпією формування, яка трохи менша, ніж ентальпії структур марказиту і CoSb₂, але дещо більша, ніж ентальпія структури піриту. Постійні пружності і динамічні розрахунки решітки показують, що цей нітрид платини (PtN₂) з шаруватою структурою механічно і динамічно стабільний. Розраховані зонні структури дозволяють припустити, що ця нова фаза разом з простою тетрагональною фазою є металічною, тоді як інші фази є діелектричні. Розрахунками фононного спектру встановлено, що структура флюориту динамічно нестабільна, хоча механічно стабільна, як передбачається розрахованими константами пружності.
Рассмотрены потенциальные структуры нитрида платины с химическим составом PtN₂, используя широко принятую эволюционную методологию прогнозирования кристаллических структур. Кроме воспроизведения ранее предложенных фаз, идентифировано новую симметричную слоистую структуру, пространственная группа Pmmm, с низкой энтальпией формирования, которая немного меньше, чем энтальпии структур марказита и CoSb₂, но немного больше, чем энтальпия структуры пирита. Постоянные упругости и динамические расчеты решетки показывают, что этот нитрид платины (PtN₂) со слоистой структурой механически и динамически стабилен. Рассчитанные зонные структуры позволяют предположить, что эта новая фаза вместе с простой тетрагональной фазой является металлической, тогда как другие фазы являются диэлектрическими. Расчетами фононного спектра установлено, что структура флюорита динамически нестабильна, хотя механически стабильна, как предполагается рассчитанными константами упругости.
|
| first_indexed | 2025-11-27T08:35:40Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-126070 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0203-3119 |
| language | English |
| last_indexed | 2025-11-27T08:35:40Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Fan, C.Z. Li, J. Hu, M. Zhao, Z.S. Xu, B. He, J.L. 2017-11-12T18:47:48Z 2017-11-12T18:47:48Z 2013 A novel layer-structured PtN₂: first-principles calculations / C.Z. Fan, J. Li, M. Hu, Z.S. Zhao, B. Xu, J.L. He // Сверхтвердые материалы. — 2013. — № 6. — С. 14-27. — Бібліогр.: 41 назв. — рос. 0203-3119 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126070 661.892:544.223.22 Platinum nitride as the first successfully synthesized noble metal nitride shows superior mechanical properties and exotic electronic structure that rival those of conventional transition metal nitrides. In the past diverse crystal structures have been proposed to understand its unusual properties. However, very few works pay attention to the dynamic stability of these phases. Here, we examine the potential structures of platinum nitride with a chemical composition of PtN₂ by utilizing a widely adopted evolutionary methodology for crystal structure prediction. Except reproducing the previously proposed phases, we also identify a Pmmm symmetric novel layer structure with a low formation enthalpy that is slightly lower than those of marcasite and CoSb₂ structures but slightly higher than that of pyrite structure. The elastic constants and the lattice dynamical calculations show that this layer-structured PtN₂ is mechanically and dynamically stable. The calculated band structures suggest this new phase together with the simple tetragonal phase are metallic, while other phases are insulators. In addition, it is found that the fluorite structure is dynamically unstable by the phonon spectrum calculations, although it is mechanically stable as suggested by calculated elastic constants. Розглянуто потенційні структури нітриду платини з хімічним складом PtN₂, використовуючи широко прийняту еволюційну методологію прогнозування кристалічних структур. Крім відтворення раніше запропонованих фаз, ідентифіковано нову симетричну шарувату структуру, просторова група Pmmm, з низькою ентальпією формування, яка трохи менша, ніж ентальпії структур марказиту і CoSb₂, але дещо більша, ніж ентальпія структури піриту. Постійні пружності і динамічні розрахунки решітки показують, що цей нітрид платини (PtN₂) з шаруватою структурою механічно і динамічно стабільний. Розраховані зонні структури дозволяють припустити, що ця нова фаза разом з простою тетрагональною фазою є металічною, тоді як інші фази є діелектричні. Розрахунками фононного спектру встановлено, що структура флюориту динамічно нестабільна, хоча механічно стабільна, як передбачається розрахованими константами пружності. Рассмотрены потенциальные структуры нитрида платины с химическим составом PtN₂, используя широко принятую эволюционную методологию прогнозирования кристаллических структур. Кроме воспроизведения ранее предложенных фаз, идентифировано новую симметричную слоистую структуру, пространственная группа Pmmm, с низкой энтальпией формирования, которая немного меньше, чем энтальпии структур марказита и CoSb₂, но немного больше, чем энтальпия структуры пирита. Постоянные упругости и динамические расчеты решетки показывают, что этот нитрид платины (PtN₂) со слоистой структурой механически и динамически стабилен. Рассчитанные зонные структуры позволяют предположить, что эта новая фаза вместе с простой тетрагональной фазой является металлической, тогда как другие фазы являются диэлектрическими. Расчетами фононного спектра установлено, что структура флюорита динамически нестабильна, хотя механически стабильна, как предполагается рассчитанными константами упругости. This work was supported by the NSFC (Grants Nos. 51121061 and 51271160), which is gratefully acknowledged. ZSZ's fellowship is supported by Energy Frontier Research in Extreme Environments Center (EFree), an Energy Frontier Research Center funded by the U.S. Department of Energy, Office of Science under Award Number DE-SC0001057. en Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Сверхтвердые материалы Получение, структура, свойства A novel layer-structured PtN₂: first-principles calculations Article published earlier |
| spellingShingle | A novel layer-structured PtN₂: first-principles calculations Fan, C.Z. Li, J. Hu, M. Zhao, Z.S. Xu, B. He, J.L. Получение, структура, свойства |
| title | A novel layer-structured PtN₂: first-principles calculations |
| title_full | A novel layer-structured PtN₂: first-principles calculations |
| title_fullStr | A novel layer-structured PtN₂: first-principles calculations |
| title_full_unstemmed | A novel layer-structured PtN₂: first-principles calculations |
| title_short | A novel layer-structured PtN₂: first-principles calculations |
| title_sort | novel layer-structured ptn₂: first-principles calculations |
| topic | Получение, структура, свойства |
| topic_facet | Получение, структура, свойства |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126070 |
| work_keys_str_mv | AT fancz anovellayerstructuredptn2firstprinciplescalculations AT lij anovellayerstructuredptn2firstprinciplescalculations AT hum anovellayerstructuredptn2firstprinciplescalculations AT zhaozs anovellayerstructuredptn2firstprinciplescalculations AT xub anovellayerstructuredptn2firstprinciplescalculations AT hejl anovellayerstructuredptn2firstprinciplescalculations AT fancz novellayerstructuredptn2firstprinciplescalculations AT lij novellayerstructuredptn2firstprinciplescalculations AT hum novellayerstructuredptn2firstprinciplescalculations AT zhaozs novellayerstructuredptn2firstprinciplescalculations AT xub novellayerstructuredptn2firstprinciplescalculations AT hejl novellayerstructuredptn2firstprinciplescalculations |