Структурная аномалия в жидких пниктогенах: DFT анализ сурьмы Текст научной статьи по специальности «Физика»

Я ▲ iHfiSHE* КВАНТОВАЯ МАКРОФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД

Структурная аномалия в жидких пниктогенах: DFT анализ сурьмы

Цыганков А.А.1'2, Галимзянов Б.Н.1'2

1-Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань

2- Федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук, Ижевск

Е-mail: tsigankov. artiom @yandex. ru

DOI: 10.24412/cl-35673-2024-1-86-87

Жидкости часто характеризуются наличием однородного распределения атомов на больших расстояниях и ближним порядком на малых расстояниях. Однако жидкая сурьма является необычной системой из-за своей структуры, которая демонстрирует аномалии в виде плеч в функции радиального распределения и статического структурного фактора [1, 2]. Причина существования этой аномалии еще не понятна полностью [3, 4]. Функция радиального распределения — это характеристика вероятности нахождения атома на определенном расстоянии от другого. Отсюда следует, что эта особенность может проявиться только в том случае, если атомы образуют хотя бы квазистабильные связанные структуры [4]. Для воспроизведения структурных особенностей жидкой сурьмы было проведено ab initio моделирование молекулярной динамики используя методы теории функционала плотности (DFT) при температуре T = 923 К и давлении P = 1,0 атм [5].

Для определения возможности существования стабильных структур в жидкой сурьме из полученных результатов ab initio моделирования молекулярной динамики было рассчитано распределение частиц по временам соседства. В рамках модели Вильямса-Ланделя-Ферри было показано, что в областях, ограниченных сферой радиуса 5 А, существуют стабильные образования с временем жизни более 1,6 пс [6]. Для идентификации таких структур были оценены параметры порядка q4 и q6 и была проведена характеризация структур [7, 8]. Результаты показали наличие треугольных структур с длинами a=3,07 А, b=4,7 А и углами а=45° a Р=90° в жидкой сурьме (рис. 1). Кроме того, найденные квазистабильные образования оказывают непосредственное влияние на наличие плеча в функции радиального распределения и статического структурного фактора [9].

22-24 октября 2024 г.

Рисунок 1. Пример треугольной структуры и цепочки, сформированной

атомами сурьмы.

Авторы выражают благодарность научному руководителю, д.ф.-м.н. Мокшину А.В. за постановку научной задачи и обсуждение результатов.

Работа выполнена при финансовой поддержке Программы стратегического академического лидерства Казанского (Приволжского) федерального университета ("ПРИОРИТЕТ-2030").

1. WasedaY., Suzuki K., Physica Status Solidi (b). 1972, 49, 339-347.

2. GreenbergY., Yahel E., Caspi E.N. et al., J. Chem. Phys. 2010, 133, 094506-1-094506-8.

3. Yang M., Trizio E., Parinello M., Chem. Sci., 2024, 15, 3382-3392.

4. Jones R.O., AhlstedtO., AkolaJ., et al., J. Chem. Phys., 2017, 146, 194502-1-194502-10.

5. Kresse G., Hafner J., Phys. Rev. B. 1993, 47, 558-561.

6. Williams M.L., Landel R.F., Ferry J.D., J. Am. Chem. Soc., 1955, 77, 3701-3707.

7. Steinhardt P.J., Nelson D.R., Ronchetti M., Phys. Rev. B., 1983, 28, 784-805.

8. Tsygankov A.A., Galimzyanov B.N., MokshinA.V., High Energy Chemistry. 2023, 57, S243-S246.

9. Tsygankov A.A., Galimzyanov B.N., MokshinA.V., et al., Scripta Materialia, 2023, 235, 115618.