http://dspace.nbuv.gov.ua:80/handle/123456789/126084 2026-04-11T12:46:31Z 2026-04-11T12:46:31Z Zhao, Z.L. Bao, K. Duan, D.F. Jin, X.L. Tian, F.B. Li, D. Liu, B.B. Cui, T. http://dspace.nbuv.gov.ua:80/handle/123456789/126123 2017-11-15T01:03:01Z 2014-01-01T00:00:00Z

Ideal stoichiometric technetium nitrides under pressure: a first-principles study Zhao, Z.L.; Bao, K.; Duan, D.F.; Jin, X.L.; Tian, F.B.; Li, D.; Liu, B.B.; Cui, T. Technetium nitrides with various ideal stoichiometries have been investigated with the first-principle method at the pressures between 0–60 GPa. It have been found that there could be many stable technetium nitrides including Tc₃N, Tc₂N, TcN, Tc₂N₃, TcN₂, TcN₃, and TcN₄, among which Tc₃N and Tc₂N sub-nitrides are synthesizable at zero pressure and could be applied to nuclear waste management, such as separate radioactive 99Tc from nuclear fuel cycle. Moreover, N-rich TcN₃ and TcN₄ exhibit remarkable bulk properties and can be potential ultrastiff and hard materials.; Нітриди технеція з різною ідеальної стехіометрією досліджені із застосуванням методу перших принципів при тисках від 0 до 60 ГПа. Встановлено, що може бути багато стабільних нітридів технеція, включаючи Tc₃N, Tc₂N, ТКС, Tc₂N₃, TcN₂, TcN₃ і TcN₄, серед яких субнітриди Tc₃N і Tc₂N синтезуються при нульовому тиску і можуть бути використані для обробки ядерних відходів, таких як виділений при ядерному паливному циклі радіоактивний 99Tc. Більш того, TcN₃ і TcN₄, збагачені N, демонструють чудові об’ємні властивості і можуть бути потенційними ультражорсткими і твердими матеріалами.; Нитриды технеция с различной идеальной стехиометрией исследованы с применением метода первых принципов при давлениях от 0 до 60 ГПа. Установлено, что может быть много стабильных нитридов технеция, включая Tc₃N, Tc₂N, ТКС, Tc₂N₃, TcN₂, TcN₃ и TcN₄, среди которых субнитриды Tc₃N и Tc₂N синтезируются при нулевом давлении и могут быть использованы для обработки ядерных отходов, таких как выделенный при ядерном топливном цикле радиоактивный 99Tc. Более того, TcN₃ и TcN₄, обогащенные N, демонстрируют замечательные объемные свойства и могут быть потенциальными ультражесткими и твердыми материалами.

2014-01-01T00:00:00Z Wang, S. Yu, X. Zhang, J. Zhang, Y. Wang, L. Leinenweber, K. Xu, H. Popov, D. Park, Ch. Yang, W. He, D. Zhao, Y. http://dspace.nbuv.gov.ua:80/handle/123456789/126122 2017-11-15T01:03:05Z 2014-01-01T00:00:00Z

Crystal structures, elastic properties, and hardness of high-pressure synthesized CrB₂ and CrB₄ Wang, S.; Yu, X.; Zhang, J.; Zhang, Y.; Wang, L.; Leinenweber, K.; Xu, H.; Popov, D.; Park, Ch.; Yang, W.; He, D.; Zhao, Y. Chromium tetraboride (CrB₄), a recently proposed candidate for superhard materials, has been synthesized at high pressure and temperature by a solid-state reaction. As a byproduct, chromium diboride (CrB₂) also forms and co-exists with CrB₄ in the final product. The comparative studies of crystal structure, elastic property, and hardness of both phases have been conducted at the same sample environment conditions. The crystal structure of CrB₄ has been refined with an orthorhombic symmetry of Immm (space group no. 71) or Pnnm (space group no. 58) using X-ray diffraction data. Further simulations indicate that the structural distinction between Immm and Pnnm can be resolved by neutron diffraction, due to the high scattering cross-section of boron (11B) by neutrons. Although CrB₂ and CrB₄ have close bulk modulus at about 230 GPa, the measured asymptotic Vickers hardness yields 16 GPa for CrB₂ but 30 GPa for CrB₄, which is nearly two times that of CrB₂. The dramatic enhancement in hardness in CrB₄ is attributed to the strong three-dimensional Cr–B network, in contrast to the layered lattice structure of hexagonal CrB₂.; Тетраборид хрому (CrB₄), недавно запропонований як перспективний надтвердий матеріал, був синтезований при високому тиску і температурі шляхом твердофазної реакції. Як побічний продукт, утворюється також диборид хрому (CrB₂) і співіснує з CrB₄ в кінцевому продукті. Проведено порівняльне вивчення кристалічної структури, пружних властивостей і твердості обох фаз при однакових умовах навколишнього середовища. З використанням даних дифракції рентгенівських променів кристалічна структура CrB₄ визначена як та, що має орторомбічну симетрію Immm (просторова група № 71) або Pnnm (просторова група № 58). Подальші модельні експерименти показують, що структурну відмінність між Immm і Pnnm можна визначити методом нейтронної дифракції завдяки високому перерізу розсіювання бору (11B) нейтронами. Хоча CrB₂ і CrB₄ мають близький модуль об’ємного стиску ~ 230 ГПа, асимптотично виміряна твердість за Вікерсу дорівнює 16 ГПа для CrB₂, але 30 ГПа для CrB₄, що майже в два рази більше, ніж для CrB₂. Різке підвищення твердості в CrB₄ пов’язують із сильною тривимірної сіткою Cr–B, на відміну від шаруватої структури ґратки гексагонального CrB₂.; Тетраборид хрома (CrB₄), недавно предложенный как перспективный сверхтвердый материал, был синтезирован при высоком давлении и температуре путем твердофазной реакции. Как побочный продукт, образуется также диборид хрома (CrB₂) и сосуществует с CrB₄ в конечном продукте. Проведено сравнительное изучение кристаллической структуры, упругих свойств и твердости обеих фаз при одинаковых условиях окружающей среды. С использованием данных дифракции рентгеновских лучей кристаллическая структура CrB₄ определена как имеющая орторомбическую симметрию Immm (пространственная группа № 71) или Pnnm (пространственная группа № 58). Дальнейшие модельные эксперименты показывают, что структурное различие между Immm и Pnnm может быть можно определить методом нейтронной дифракции благодаря высокому сечению рассеяния бора (11B) нейтронами. Хотя CrB₂ и CrB₄ имеют близкий модуль объемного сжатия ~ 230 ГПа, асимптотически измеренная твердость по Викерсу равна 16 ГПа для CrB₂, но 30 ГПа для CrB₄, что почти в два раза больше, чем для CrB₂. Резкое повышение твердости в CrB₄ связывают с сильной трехмерной сеткой Cr–B, в отличие от слоистой структуры решетки гексагонального CrB₂.

2014-01-01T00:00:00Z Kurakevych, O.O. Solozhenko, V.L. http://dspace.nbuv.gov.ua:80/handle/123456789/126121 2017-11-15T01:03:07Z 2014-01-01T00:00:00Z

Thermoelastic equation of state of boron suboxide B₆O up to 6 GPa and 2700 K: simplified anderson-grüneisen model and thermodynamic consistency Kurakevych, O.O.; Solozhenko, V.L. The p-V-T equation of state of superhard boron suboxide B₆O has been measured up to 6 GPa and 2700 K using multianvil technique and synchrotron X-ray diffraction. To fit the experimental data, the theoretical p-V-T equation of state has been derived in approximation of the constant value of the Anderson-Grüneisen parameter δT. Bulk modulus B₀ =181 GPa and its first pressure derivative B₀' = 6 at 300 K; two parameters describing thermal expansion at 0.1 MPa, i.e., a = 1.4×10–5 K–1 and b = 5×10–9 K–2 as well as dT = 6 have been included in the model. The good agreement between fitted and experimental isobars has been achieved to the absolute volume changes up to 5 % as compared to the volume at standard conditions, V0. The fitted thermal expansion at 0.1 MPa well consistent with the experimental data as well as with ambient-pressure heat capacity cp, bulk modulus B₀ and dT describing its evolution with volume and temperature have been discussed. The fitted value of Grüneisen parameter g = 0.85 in agreement with previous empiric estimations for B₆O and experimental values for other boron-rich solids has been reported.; p, V, T-рівняння стану надтвердого субоксиду бору B₆₀ було поміряно до 6 ГПа і 2700 К в багатопуансонному апараті високого тиску методом дифракції синхротронного випромінювання. Для опису експериментальних даних було запропоновано теоретичне p, V, T-рівняння стану в наближенні постійного значення параметра Андерсена-Грюнайзена δT. Модель включає модуль стиснення B₀ =181 ГПа і його першу похідну по тиску B₀′ = 6 при 300 К; два параметри, що описують термічне розширення при 0,1 МПа, а саме a = 1,4∙10–5 К–1 і b = 5∙10⁻⁹ К⁻², а також δT = 6. Хорошу відповідність між розрахованими і експериментальними ізобарами було досягнуто аж до абсолютної зміни обсягу в 5 % порівняно з початковим об’ємом V0 при 0,1 МПа і 300 К. Отримані значення термічного розширення при 0,1 МПа добре узгоджуються не тільки з експериментальними даними, але і з теплоємністю cp при атмосферному тиску, модулем стиснення B₀ і параметром δT, що описує зміну модуля стиснення з об’ємом/температурою. Отримане значення параметра Грюнайзена γ = 0,85 знаходиться у відповідності з емпіричними оцінками для B₆₀ і експериментальними значеннями для інших сполук з великим вмістом бору.; p, V, T-уравнение состояния сверхтвердого субоксида бора B₆₀ было измерено до 6 ГПа и 2700 К в многопуансонном аппарате высокого давления методом дифракции синхротронного излучения. Для описания экспериментальных данных было предложено теоретическое p, V, T-уравнение состояния в приближении постоянного значения параметра Андерсена-Грюнайзена δT. Модель включает модуль сжатия B₀ = 181 ГПа и его первую производную по давлению B₀′ = 6 при 300 К; два параметра, описывающих термическое расширение при 0,1 МПа, а именно a = 1,4∙10–5 К–1 и b =5∙10⁻⁹ К⁻², а также δT = 6. Хорошее соответствие между рассчитанными и экспериментальными изобарами было достигнуто вплоть до абсолютного изменения объема в 5 % по сравнению с исходным объемом V0 при 0,1 МПа и 300 К. Полученные значения термического расширения при 0.1 МПа хорошо согласуются не только с экспериментальными данными, но и с теплоемкостью cp при атмосферном давлении, модулем сжатия B₀ и параметром δT, описывающим изменение модуля сжатия с объемом/температурой. Полученное значение параметра Грюнайзена γ = 0,85 находится в соответствии с эмпирическими оценками для B₆₀ и экспериментальными значениями для других соединений с большим содержанием бора.

2014-01-01T00:00:00Z Hu, M. He, J. Wang, Q. Huang, Q. Yu, D. Tian, Y. Xu, B. http://dspace.nbuv.gov.ua:80/handle/123456789/126120 2017-11-15T01:03:05Z 2014-01-01T00:00:00Z

Covalent-bonded graphyne polymers with high hardness Hu, M.; He, J.; Wang, Q.; Huang, Q.; Yu, D.; Tian, Y.; Xu, B. Eight covalent-bonded graphyne polymers have been proposed using the newly developed USPEX and CALYPSO methods based on the first principle calculations. These polymers are energetically more favorable than the corresponding graphyne under ambient pressure, and seven of them are more stable than fullerene C₆₀, indicating their existence possibilities. The mechanical and dynamic stabilities of these crystal structures have been confirmed by calculating their elastic constants and phonon dispersion curves, respectively. The newly developed variable-cell nudged elastic band (VC-NEV) simulations show that the graphyne → polymer transformation exhibits lower energy barrier than the graphite → diamond transformation. Two of the graphyne polymers have been found to be superhard, and the others are hard materials. These graphyne polymers possess tunable electronic properties from metallic to semiconductive.; Запропоновано вісім ковалентно-зв’язаних полімерів графана, отриманих за допомогою нещодавно розроблених методів USPEX і CALYPSO, заснованих на розрахунках з перших принципів. Ці полімери енергетично більш вигідні, ніж відповідні графани під атмосферним тиском, і сім з них є більш стабільними, ніж фулерен C₆₀, що вказує на можливість їх існування. Механічна і динамічна стабільність таких кристалічних структур підтверджуються розрахунком їх пружних констант і кривими дисперсії фононів відповідно. Нещодавно здійснене моделювання змінної комірки збудженої пружною зони показало, що перетворення графан → полімер відбувається при більш низькому енергетичному бар’єрі, ніж перетворення графіт → алмаз. Встановлено, що два полімера графана є надтвердими, а інші – твердими матеріалами. Ці полімери графана мають електронні властивості, що змінюються від металічних до напівпровідникових.; Предложены восемь ковалентно-связанных полимеров графана, полученных с помощью недавно разработанных методов USPEX и CALYPSO, основанных на расчетах из первых принципов. Эти полимеры энергетически более выгодны, чем соответствующие графаны при атмосферном давлении, и семь из них являются более стабильными, чем фуллерен C₆₀, что указывает на возможность их существования. Механическая и динамическая стабильность таких кристаллических структур подтверждаются расчетом их упругих констант и кривыми дисперсии фононов соответственно. Недавно осуществленное моделирование переменной ячейки возбужденной упругой зоны показало, что превращение графан → полимер происходит при более низком энергетическом барьере, чем превращение графит → алмаз. Установлено, что два полимера графана являются сверхтвердыми, а другие – твердыми материалами. Эти полимеры графана имеют электронные свойства, изменяющиеся от металлических до полупроводниковых.

2014-01-01T00:00:00Z