The First Quaternary Bismuthide Zintl Phase Ba8Zn2-xIn3+xBi10 with complex Crystal Structure
Notice bibliographique
Résumé
The first quaternary Zintl phase Ba8Zn2–xIn3+xBi10 (x = 0.21–0.47) was synthesized by reacting the elements at high temperature and, its crystal structure determined from single crystal X-ray diffraction data. It crystallizes in the monoclinic space group C2/m, with a large unit cell volume, V = 3351.3(6) Å3 (Z = 4), which is a new structure type. The basic structural building blocks are MBi4 tetrahedra (M = In or Zn/In mix) that are condensed by sharing corners when mainly centered by In atom, or corners and edges when mainly centered by Zn atom. In turn, these tetrahedra form two markedly distinct one-dimensional (1-D) polyanionic substructures, defining two virtually distinct sub-structures. Corollary, the title structure can be viewed as an intergrowth of two imaginary quaternary phases (1A) “Ba3Zn1–yIn1+yBi4” and (1B) “Ba5Zn1–zIn2+zBi6” (with x = y+z). The polyanionic system in the 1A block, [Zn1–yIn1+yBi4]6– consists of dimeric pentagonal rings that are stacked to form double pentagonal tubes running in the b-direction, and filled with Ba cations. The polyanion in the 1B block, [Zn1–zIn2+zBi6]6– consists of large ribbons formed by the condensation of two strands of dimeric corner sharing infinite chains of [InBi4] tetrahedra with one chain of edge-sharing [ZnBi4] tetrahedra. The Zn/In atomic site preferences appeared to be one decisive factor behind the structural complexity and, it seems to be directed mainly by the atomic valence states and sizes, as well as the electrostatic factors, aiming to optimize the lattice reticular energy, as confirmed by total energy calculations on three ordered models using DFT methods. According to the Zintl-Klemm concept (ZKC) and the 8–N rules, the compound should be charge balanced for x = 0. Therefore, the experimentally observed phase width (x = 0.21 to 0.47) indicates that the system is amenable for substantial (n- or p-type) doping, to fine tune their transport properties, like the charge carrier concentration and charge mobility, via specific chemical substitutions at specific sites of the two polyanionic blocks. The DFT electronic band structure calculations on the hypothetical fully ordered model ‘Ba8Zn2In3Bi10’ (x = 0), also predicted the title compound to be a semiconductor with narrow band gap. Therefore, the title phase fully qualified as a promising thermoelectric material candidate.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».