Phase boundary between Na–Si clathrates of structures I and II at high pressures and high temperatures
Understanding of the covalent clathrate formation is a crucial point for the design of new superhard materials with intrinsic coupling of superhardness and metallic conductivity. It has been found that silicon clathrates have the archetype structures, which can serve an existent model compounds for...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Сверхтвердые материалы |
|---|---|
| Datum: | 2016 |
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2016
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/131179 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Phase boundary between Na–Si clathrates of structures I and II at high pressures and high temperatures / Z. Jouini, O.O. Kurakevych, H. Moutaabbid, Le Y. Godec, M. Mezouar, N. Guignot // Сверхтвердые материалы. — 2016. — № 1. — С. 85-91. — Бібліогр.: 28 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-131179 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Jouini, Z. Kurakevych, O.O. Moutaabbid, H. Godec, Le Y. Mezouar, M. Guignot, N. 2018-03-14T15:42:11Z 2018-03-14T15:42:11Z 2016 Phase boundary between Na–Si clathrates of structures I and II at high pressures and high temperatures / Z. Jouini, O.O. Kurakevych, H. Moutaabbid, Le Y. Godec, M. Mezouar, N. Guignot // Сверхтвердые материалы. — 2016. — № 1. — С. 85-91. — Бібліогр.: 28 назв. — англ. 0203-3119 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/131179 544.344.015.4:546.28:543.89 Understanding of the covalent clathrate formation is a crucial point for the design of new superhard materials with intrinsic coupling of superhardness and metallic conductivity. It has been found that silicon clathrates have the archetype structures, which can serve an existent model compounds for superhard clathrate frameworks Si–B, Si–C, B–C and C with intercalated atoms (e.g., alkali metals or even halogens) that can assure the metallic properties. Here we report our in situ and ex situ studies of high-pressure formation and stability of clathrates Na₈Si₄₆ (structure I) and Na₂₄₊xSi₁₃₆ (structure II). Experiments have been performed using standard Paris–Edinburgh cells (opposite anvils) up to 6 GPa and 1500 K. We have established that chemical interactions in the Na–Si system and transition between two structures of clathrates occur at temperatures below silicon melting. The strong sensitivity of crystallization products to the sodium concentration has been observed. A tentative diagram of clathrate transformations has been proposed. At least up to ~ 6 GPa, Na₂₄₊xSi₁₃₆ (structure II) is stable at lower temperatures as compared to Na₈Si₄₆ (structure I). Изучен in situ и ex situ процесс образования при высоких давлениях и стабильности клатратов Na₈Si₄₆ (структура I) и Na₂₄₊xSi₁₃₆ (структура II). Эксперименты были проведены в стандартных Париж-Эдинбургских ячейках (opposite anvils) при давлениях и температурах до 6 ГПа и 1500 K соответственно. Установлено, что химическое взаимодействие в системе Na–Si и переходы между двумя структурами клатратов происходят при температурах ниже температуры плавления кремния. Предложено первое приближение диаграммы превращений клатратов. Отмечена большая чувствительность продуктов кристаллизации к концентрации натрия. Na₂₄₊xSi₁₃₆ (структура II) является стабильной при более низких температурах по сравнению с Na₈Si₄₆ (структура I), по крайней мере до ~ 6 ГПа. Вивчено in situ і ex situ процес утворення при високих тисках і стабільності клатратів Na₈Si₄₆ (структура I) і Na₂₄₊xSi₁₃₆ (структура II). Експерименти було проведено в стандартних Париж-Единбурзький комірках (opposite anvils) при тисках і температурах до 6 ГПа і 1500 K відповідно. Встановлено, що хімічна взаємодія в системі Na–Si і переходи між двома структурами клатратов відбуваються при температурах нижче температури плавлення кремнію. Запропоновано перше наближення діаграми перетворень клатратів. Відзначено велику чутливість продуктів кристалізації до концентрації натрію. Na₂₄₊xSi₁₃₆ (структура II) є стабільною при більш низьких температурах у порівнянні з Na₈Si₄₆ (структура I), принаймні до ~ 6 ГПа. The in situ experiments on high-pressure synthesis and phase transformation probing were performed on the ID27 beamline at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Grenoble, France. We acknowledge SOLEIL for provision of synchrotron radiation facilities and we would like to thank J.-P. Itié for his assistance in using the PSICHÉ beamline. We also thank B. Baptiste (IMPMC) for the assistance in the sample characterization by the powder X-ray diffraction and to V. A. Mukhanov for the synthesis of starting high-pressure clathrate II in a toroid apparatus at LSPM-CNRS. The PhD work of Z. Jouini was financially supported by the Ministry of Higher Education and Scientific Research of Tunisia. en Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Сверхтвердые материалы Письма в редакцию Phase boundary between Na–Si clathrates of structures I and II at high pressures and high temperatures Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Phase boundary between Na–Si clathrates of structures I and II at high pressures and high temperatures |
| spellingShingle |
Phase boundary between Na–Si clathrates of structures I and II at high pressures and high temperatures Jouini, Z. Kurakevych, O.O. Moutaabbid, H. Godec, Le Y. Mezouar, M. Guignot, N. Письма в редакцию |
| title_short |
Phase boundary between Na–Si clathrates of structures I and II at high pressures and high temperatures |
| title_full |
Phase boundary between Na–Si clathrates of structures I and II at high pressures and high temperatures |
| title_fullStr |
Phase boundary between Na–Si clathrates of structures I and II at high pressures and high temperatures |
| title_full_unstemmed |
Phase boundary between Na–Si clathrates of structures I and II at high pressures and high temperatures |
| title_sort |
phase boundary between na–si clathrates of structures i and ii at high pressures and high temperatures |
| author |
Jouini, Z. Kurakevych, O.O. Moutaabbid, H. Godec, Le Y. Mezouar, M. Guignot, N. |
| author_facet |
Jouini, Z. Kurakevych, O.O. Moutaabbid, H. Godec, Le Y. Mezouar, M. Guignot, N. |
| topic |
Письма в редакцию |
| topic_facet |
Письма в редакцию |
| publishDate |
2016 |
| language |
English |
| container_title |
Сверхтвердые материалы |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| format |
Article |
| description |
Understanding of the covalent clathrate formation is a crucial point for the design of new superhard materials with intrinsic coupling of superhardness and metallic conductivity. It has been found that silicon clathrates have the archetype structures, which can serve an existent model compounds for superhard clathrate frameworks Si–B, Si–C, B–C and C with intercalated atoms (e.g., alkali metals or even halogens) that can assure the metallic properties. Here we report our in situ and ex situ studies of high-pressure formation and stability of clathrates Na₈Si₄₆ (structure I) and Na₂₄₊xSi₁₃₆ (structure II). Experiments have been performed using standard Paris–Edinburgh cells (opposite anvils) up to 6 GPa and 1500 K. We have established that chemical interactions in the Na–Si system and transition between two structures of clathrates occur at temperatures below silicon melting. The strong sensitivity of crystallization products to the sodium concentration has been observed. A tentative diagram of clathrate transformations has been proposed. At least up to ~ 6 GPa, Na₂₄₊xSi₁₃₆ (structure II) is stable at lower temperatures as compared to Na₈Si₄₆ (structure I).
Изучен in situ и ex situ процесс образования при высоких давлениях и стабильности клатратов Na₈Si₄₆ (структура I) и Na₂₄₊xSi₁₃₆ (структура II). Эксперименты были проведены в стандартных Париж-Эдинбургских ячейках (opposite anvils) при давлениях и температурах до 6 ГПа и 1500 K соответственно. Установлено, что химическое взаимодействие в системе Na–Si и переходы между двумя структурами клатратов происходят при температурах ниже температуры плавления кремния. Предложено первое приближение диаграммы превращений клатратов. Отмечена большая чувствительность продуктов кристаллизации к концентрации натрия. Na₂₄₊xSi₁₃₆ (структура II) является стабильной при более низких температурах по сравнению с Na₈Si₄₆ (структура I), по крайней мере до ~ 6 ГПа.
Вивчено in situ і ex situ процес утворення при високих тисках і стабільності клатратів Na₈Si₄₆ (структура I) і Na₂₄₊xSi₁₃₆ (структура II). Експерименти було проведено в стандартних Париж-Единбурзький комірках (opposite anvils) при тисках і температурах до 6 ГПа і 1500 K відповідно. Встановлено, що хімічна взаємодія в системі Na–Si і переходи між двома структурами клатратов відбуваються при температурах нижче температури плавлення кремнію. Запропоновано перше наближення діаграми перетворень клатратів. Відзначено велику чутливість продуктів кристалізації до концентрації натрію. Na₂₄₊xSi₁₃₆ (структура II) є стабільною при більш низьких температурах у порівнянні з Na₈Si₄₆ (структура I), принаймні до ~ 6 ГПа.
|
| issn |
0203-3119 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/131179 |
| citation_txt |
Phase boundary between Na–Si clathrates of structures I and II at high pressures and high temperatures / Z. Jouini, O.O. Kurakevych, H. Moutaabbid, Le Y. Godec, M. Mezouar, N. Guignot // Сверхтвердые материалы. — 2016. — № 1. — С. 85-91. — Бібліогр.: 28 назв. — англ. |
| work_keys_str_mv |
AT jouiniz phaseboundarybetweennasiclathratesofstructuresiandiiathighpressuresandhightemperatures AT kurakevychoo phaseboundarybetweennasiclathratesofstructuresiandiiathighpressuresandhightemperatures AT moutaabbidh phaseboundarybetweennasiclathratesofstructuresiandiiathighpressuresandhightemperatures AT godecley phaseboundarybetweennasiclathratesofstructuresiandiiathighpressuresandhightemperatures AT mezouarm phaseboundarybetweennasiclathratesofstructuresiandiiathighpressuresandhightemperatures AT guignotn phaseboundarybetweennasiclathratesofstructuresiandiiathighpressuresandhightemperatures |
| first_indexed |
2025-12-07T18:43:58Z |
| last_indexed |
2025-12-07T18:43:58Z |
| _version_ |
1850876141227737089 |