Интерметаллиды с полярной химической связью: от аспектов электронного строения к новым термоэлектрическим материалам и сверхпроводникам

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 17-13-01033

НазваниеИнтерметаллиды с полярной химической связью: от аспектов электронного строения к новым термоэлектрическим материалам и сверхпроводникам

Руководитель Шевельков Андрей Владимирович, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва

Конкурс №18 - Конкурс 2017 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-601 - Химия новых неорганических функциональных и наноразмерных материалов

Ключевые слова полярные интерметаллиды, неорганический синтез, кристаллическая и электронная структура, электрон-фононное взаимодействие, электронные корреляции, термоэлектрические материалы, сверхпроводимость

Код ГРНТИ31.17.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Практически все существующие криогенные системы основаны на использовании сжиженного гелия, однако, его высокая себестоимость, быстрый расход и истощающиеся природные запасы формируют существенную проблему в использовании криогенных температур. Одним из возможных решений данной проблемы является разработка термоэлектрических материалов для низкотемпературного охлаждения. Благодаря эффекту Пелетье, термоэлектрический материал может быть использован для поглощения теплоты при его подключении к источнику электрической энергии. При этом рассматриваемая охлаждающая система не использует дорогостоящий гелий, характеризуется достаточно низкой себестоимостью, долговечностью и является экологически безопасной. Обнаруженные недавно особенности электрон-фононного взаимодействия в электронной структуре полярных интерметаллидов имеют ряд важных следствий для их применения в области криогенных температур. Так, в ряде случаев полярные интерметаллиды, которые являются узкозонными полупроводниками, благодаря специфическому электрон-фононному взаимодействию обладают рекордно высокими абсолютными значениями коэффициента Зеебека при низких температурах. В то же время, полярные интерметаллиды могут быть металлическими проводниками и сверхпроводниками с относительно высокой критической температурой, при этом высокое значение температуры сверхпроводящего перехода также обусловлено особенностями электрон-фононного взаимодействия. Настоящий проект направлен на развитие фундаментальных исследований в области интерметаллидов с сильным электрон-фононным взаимодействием, которое приводит к реализации нетипичных термоэлектрических и сверхпроводящих свойств в области криогенных температур. В качестве объектов исследования выбраны полярные интерметаллиды четырёх разных классов, среди которых фазы Новотного, интерметаллиды структурного типа Mo2FeB2 и новые интерметаллиды Fe32Ge35-yEy (E = металлоид p-блока) обладают высоким потенциалом поиска новых узкозонных полупроводников с необычными термоэлектрическими свойствами, в то время как полярные интерметаллиды, родственные Mo8Ga41, представляют интерес для поиска и исследования новых сверхпроводников с сильным электрон-фононным взаимодействием. В ходе выполнения Проекта будут разработаны методы синтеза целевых соединений, как в виде поликристаллических образцов, так и в виде кристаллов, установлены кристаллическая и электронная структура соединений, исследованы термодинамические и транспортные свойства с целью выявления и детального обсуждения необычных термоэлектрических и сверхпроводящих свойств в области криогенных температур.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Р.А. Халания, В.Ю. Верченко, Ж. Вей, Е.В. Дикарев, И. Хейнмаа, Р. Штерн, А. Еще, А.А. Цирлин, А.В. Шевельков From Fe32þdGe35-xPx to Fe32þdGe35-x-yPxAsy: Fine geometry optimization in new intergrowth structures Journal of Alloys and Compounds, 2019, v. 779, pp. 229-236 (год публикации - 2019)
10.1016/j.jallcom.2018.11.208

2. Р.А. Халания, А.В. Шевельков When two is enough: On the origin of diverse crystal structures and physical properties in the Fe-Ge system Journal of Solid State Chemistry, 2019, v. 270, pp.118-128 (год публикации - 2019)
10.1016/j.jssc.2018.10.030

3. Верченко В.Ю., Миронов А.В., Вей Ж., Цирлин А.А., Дикарев Е.В., Шевельков А.В. Crystal Growth of Intermetallics from the Joint Flux: Exploratory Synthesis through the Control of Valence Electron Count Inorganic Chemistry, v. 58, p. 1561-1570 (год публикации - 2019)
10.1021/acs.inorgchem.8b03083

4. Верченко В.Ю., Зубцовский А.О., Вей Ж., Цирлин А.А., Дикарев Е.В., Шевельков А.В. From endohedral cluster superconductors to approximant phases: synthesis, crystal and electronic structure, and physical properties of Mo8Ga41−xZnx and Mo7Ga52−xZnx Dalton Transaction, v. 48, p. 7853–7861 (год публикации - 2019)
10.1039/c8dt04982c

5. Лиханов М.С., Халания Р.А., Верченко В.Ю., Гиппиус А.А., Журенко С.В, Ткачев А.В., Фазлижанова Д.И., Кузнецов А.Н., Шевельков А.В. ReGaGe2: an intermetallic compound with semiconducting properties and localized bonding Chemical Communications, v. 55, p. 5821--5824 (год публикации - 2019)
10.1039/c9cc02563d

6. Лиханов М.С., Верченко В.Ю., Кузнецов А.Н., Шевельков А.В. ReGa0.4Ge0.6: Intermetallic Compound with Pronounced Covalency in the Bonding Pattern Inorganic Chemistry, v. 58,, p. 2822-2832 (год публикации - 2019)
10.1021/acs.inorgchem.8b03468

7. Марцин М., Качмарчик Й., Прибулова З., Копчик М., Сабо П., Шофранко О., Самуэли Т., Вано В., Марсена К., Верченко В.Ю., Шевельков А.А., Самуэли П. Single-gap superconductivity in Mo8Ga41 Scientific Reports, v. 9, N. 13552 (год публикации - 2019)
10.1038/s41598-019-49846-y

8. Верченко В.Ю., Зубцовский А.О., Вей Ж., Цирлин А.А., Марчин М., Соболев А.В., Пресняков И.А., Дикарев Е.В., Шевельков А.В. Endohedral Cluster Superconductors in the Mo−Ga−Sn System Explored by the Joint Flux Technique Inorganic Chemistry, v. 58, p. 15552-15561 (год публикации - 2019)
10.1021/acs.inorgchem.9b02598

9. Верченко В.Ю., Хасанов Р., Гугучия З., Цирлин А.А., Шевельков А.В. Two-gap superconductivity in Mo8Ga41 and its evolution upon vanadium substitution Physical Review B, 2017, v.96, #134504 (год публикации - 2017)
10.1103/PhysRevB.96.134504

10. Верченко В.Ю.,Вей Ж.,Цирлин А.А.,Каллер К.,Еше А., Хадерман Дж.,Дикарев Е.В., Шевельков А.В. Crystal Growth of the Nowotny Chimney Ladder Phase Fe2Ge3: Exploring New Fe-Based Narrow-Gap Semiconductor with Promising Thermoelectric Performance Chemistry of Materials (год публикации - 2017)
10.1021/acs.chemmater.7b03300

Публикации