Perowskitstruktur und Derivate

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SrTiO3 – Kubische Perowskite

Die allgemeine Formel für einen Perowskit lautet ABO3 wobei A und B Kationen sind. Der einfachste Weg, die Struktur zu visualisieren, ist in Bezug auf die BO6 Oktaeder, die Ecken unendlich in allen 3 Dimensionen teilen, was für eine sehr schöne und symmetrische Struktur sorgt. Die A-Kationen besetzen jedes Loch, das durch 8 BO6 Oktaeder erzeugt wird, was dem A-Kation eine 12-fache Sauerstoffkoordination und dem B-Kation eine 6-fache Sauerstoffkoordination verleiht. Im unten gezeigten Beispiel (SrTiO3, Download cif) sitzen die Sr-Atome in der 12-Koordinate A-Stelle, während die Ti-Atome die 6-Koordinate B-Stelle einnehmen. Es gibt viele ABO3-Verbindungen, bei denen die ideale kubische Struktur zu einer geringeren Symmetrie verzerrt ist (z. B. tetragonal, orthorhombisch usw.)

Sr2FeMoO6 – Doppelperowskite

Die Doppelperowskitstruktur wird so genannt, weil die Einheitszelle von doppelt so groß ist wie die von Perowskit. Es hat die gleiche Architektur von 12 Koordinaten A-Sites und 6 Koordinaten B-Sites, aber zwei Kationen sind auf der B-Site angeordnet. Das hier gezeigte Beispiel ist Sr2FeMoO6 (Download cif). Die Fe- und Mo-Atome haben in einem 3D-Schachbrett Art und Weise angeordnet.

Geschichtete Perowskite: Ruddleson-Popper-, Aurivillius- und Dion-Jacobson-Phasen

Geschichtete Perowskite bestehen aus unendlichen 2D-Platten vom Typ ABO3, die durch ein Motiv getrennt sind. Die allgemeine Formel für die Schichten lautet: A(n-1)B(n)O(3n+1). Die Unterscheidungsmerkmale für die Schichtperoxide sind 1) das Motiv, das die Schichten trennt, und 2) der Versatz der Schichten voneinander.
In dieser Formel gibt „n“ die Größe der 2D-Platten an. n = 1 bedeutet, dass die Platte ein BO6-Oktaeder dick ist. n = 2 bedeutet zwei BO6 Oktaeder dick usw. Die deutlichsten Beispiele hierfür sind die n=1 und n=2 Ruddleson-Popper-Phasen Sr2RuO4 (Download cif) und Sr3Ru2O7 (Download cif). Für diese Phasen ist Sr das A-Kation und Ru das B-Kation. Das Trennmotiv ist eine Schicht aus Sr2, und die Perowskitplatten sind durch eine (1/2, 1/2) Translation versetzt. Es ist möglich und vielleicht angebracht, sich Ruddleson-Popper-Phasen als die allgemeine Formel (A (n + 1) BnO (3n + 1) vorzustellen, was darauf hinweist, dass die äußeren A-Atome Teil der 2D-Perowskitplatten sind, aber ich denke an sie als {A2} – {A (n-1) BnO (3n + 1)}, weil dies sie konsistenter mit den anderen geschichteten Perowskiten in Beziehung setzt.

Die n=2-Phase Bi3TiNbO9 (Download cif) ist repräsentativ für die Aurivillius-Phasen, für die die allgemeine Formel {Bi2O2}-{A(n-1)B2O7} lautet. Für diese Phase sind Ti und Nb statistisch an der B-Stelle dispergiert. Die Formel kann wie folgt umgeschrieben werden: {Bi2O2}-Bi(Ti, Nb)2O7. Das Trennmotiv für ALLE Aurivillius-Phasen ist eine Steinsalz-Bi2O2-Schicht. In diesem Beispiel ist Bi auch das A-Kation, aber das muss nicht der Fall sein. Auch hier ist die Verschiebung der Perowskitplatten eine (1/2, 1/2) Translation.

Die Dion-Jacobson-Phasen haben die allgemeine Formel M+1A(n-1)BnO(3n+1). Sie unterscheiden sich von den anderen Schichtphasen durch eine Alkalimetallschicht als Trennmotiv. Unten ist ein Bild von KLaNb2O7 (download cif) und und CsLaNb2O7 (download cif). Die Verdrängung der Perowskitplatten beträgt entweder (1/2,0) oder gar nichts, je nachdem, welches Alkalimetall als Trennmotiv verwendet wird.

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