ترکیب هوسلر

ترکیبات هوسلر بین فلزات مغناطیسی با ساختار کریستالی مکعبی رو به مرکز و ترکیبی از XYZ ( نیمه هوسلر ) یا X2YZ ( هوسلرهای کامل ) هستند، که در آن X و Y فلزات واسطه هستند و Z در بلوک p است. این اصطلاح از نام مهندس معدن و شیمیدان آلمانی فردریش هوسلر گرفته شده است که در سال ۱۹۰۳ چنین ترکیبی ( Cu2MnAl ) را مطالعه کرد. [ ۱] بسیاری از این ترکیبات خواص مربوط به اسپینترونیک را نشان می دهند، مانند مقاومت مغناطیسی، تغییرات اثر هال، فرو مغناطیس، ضد فرو و آهن، نیمه فلزی و نیمه فلزی، نیمه رسانایی با قابلیت فیلتر چرخشی، ابررسانایی، ساختار نوار توپولوژیکی و به طور فعال مورد مطالعه قرار می گیرند. مواد ترموالکتریک. مغناطیس آن ها از مکانیزم تبادل دوگانه بین یون های مغناطیسی همسایه ناشی می شود. منگنز که در مرکز بدنه ساختار مکعبی قرار دارد، یون مغناطیسی ای است که در اولین ترکیب هوسلر کشف شده بود. ( برای جزئیات بیشتر در مورد این که چرا این اتفاق می افتد ، منحنی Bethe - Slater را ببینید ) .
بسته به زمینه ادبیات مورد بررسی، ممکن است با همان ترکیبی که با فرمول های شیمیایی مختلف به آن اشاره می شود، مواجه شوید. نمونه ای از رایج ترین تفاوت ها X2YZ در مقابل XY2Z است که در آن مرجع به دو فلز واسطه X و Y در ترکیب مبادله می شود. قرارداد سنتی X2YZ[ ۲] از تفسیر هوسلر به عنوان مواد بین فلزی ناشی می شود و معمولاً در ادبیات مطالعه کاربردهای مغناطیسی ترکیبات هوسلر استفاده می شود. از طرف دیگر، قرارداد XY2Z بیشتر در مواد ترموالکتریک[ ۳] و کاربردهای رسانای شفاف[ ۴] استفاده می شود که در آن ها هوسلرهای نیمه هادی ( اکثر نیمه هوسلرها نیمه هادی هستند ) استفاده می شود. این قرارداد، که در آن چپ ترین عنصر جدول تناوبی اول است، از تفسیر Zintl[ ۵] از ترکیبات نیمه رسانا استفاده می کند که در آن فرمول شیمیایی XY2Z به ترتیب افزایش الکترونگاتیوی نوشته شده است. در ترکیبات معروفی مانند Fe2VAl که از نظر تاریخی به عنوان فلز ( نیمه فلزی ) در نظر گرفته می شدند، اما به تازگی نشان داده شده اند که نیمه هادی های با شکاف کوچک[ ۶] هستند، ممکن است هر دو سبک مورد استفاده قرار گیرند. در مقاله حاضر ممکن است گاهی اوقات ترکیبات نیمه هادی به سبک XY2Z نام برده شوند.
اگرچه به طور سنتی تصور می شد که در ترکیبات XYZ و X2YZ تشکیل می شود، مطالعات منتشر شده پس از سال ۲۰۱۵ ترکیبات هوسلر را در ترکیبات غیر معمول مانند XY0. 8Z و X1. 5YZ کشف و به طور قابل اعتمادی پیش بینی می کنند. [ ۷] [ ۸] علاوه بر این ترکیبات سه تایی، ترکیبات هوسلر چهارتایی به نام دو نیمه هوسلر X2YY'Z2[ ۹] ( مثلا Ti2FeNiSb2 ) و نیمه هوسلر سه گانه X2X'Y3Z3[ ۱۰] ( برای مثال Mg2VNi3Sb3 ) نیز کشف شده است. علاوه بر این، LiXYZ چهارتایی مبتنی بر لیتیوم[ ۱۱] از محاسبات پیش بینی شده است. این «خارج از استوکیومتری» ( خارج از استوکیومتری در اینجا به انحراف آن ها از ترکیبات شناخته شده XYZ و X2YZ اشاره دارد. اگرچه، این ها ترکیباتی با استوکیومتری های جدید هستند ) هوسلرها معمولاً نیمه هادی هستند و در دمای پایین T=0K در استوکیومتری ها به طور نامساعدی با پیکربندی متعادل ظرفیتشان قابل شناسایی هستند. [ ۱۲] با این حال، ترکیبات پایدار و خواص الکتریکی مربوطه، می توانند به دما کاملاً حساس باشند. [ ۱۳] دمای انتقال نظم - اختلال در این ترکیبات غیر استوکیومتری نیز اغلب می تواند زیر دمای اتاق رخ دهد. [ ۹] مقادیر زیاد عیب ها در مقیاس اتمی در هوسلرهای غیراستوکیومتری به آن ها کمک می کند تا رسانایی حرارتی بسیار پایینی داشته باشند و آن ها را برای کاربردهای ترموالکتریک مطلوب کنند. [ ۱۴] [ ۱۵] ترکیب نیمه هادی X1. 5YZ توسط فلز واسطه X که نقشی دوگانه ( دهنده الکترون و همچنین گیرنده ) در ساختار بازی می کند، تثبیت می شود. [ ۱۶]