Tranziţia structurală peierls în cristale organice cvasiunidimensionale de tipul TTT2I3
Închide
Articolul precedent
Articolul urmator
583 5
Ultima descărcare din IBN:
2023-06-07 18:32
SM ISO690:2012
ANDRONIC, Silvia, CASIAN, Anatolie, DUŞCIAC, Viorel. Tranziţia structurală peierls în cristale organice cvasiunidimensionale de tipul TTT2I3. In: Integrare prin cercetare şi inovare.: Ştiinţe naturale, exacte şi inginereşti , 26-28 septembrie 2013, Chișinău. Chisinau, Republica Moldova: Universitatea de Stat din Moldova, 2013, R, SNEI, pp. 112-114.
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Integrare prin cercetare şi inovare.
R, SNEI, 2013
Conferința "Integrare prin cercetare şi inovare"
Chișinău, Moldova, 26-28 septembrie 2013

Tranziţia structurală peierls în cristale organice cvasiunidimensionale de tipul TTT2I3


Pag. 112-114

Andronic Silvia1, Casian Anatolie1, Duşciac Viorel2
 
1 Universitatea Tehnică a Moldovei,
2 Universitatea de Stat din Moldova
 
 
Disponibil în IBN: 2 iunie 2020


Rezumat

Introducere. În ultimii ani, se observă o creştere tot mai intensă a cercetărilor materialelor organice pentru aplicări în dispozitive electronice. Pe noi ne interesează aplicarea materialelor organice cvasiunidimensionale în dispozitive termoelectrice, destinate pentru a transforma direct energia termică în energie electrică, sau energia electrică în răcire. A fost demonstrat (a se vedea [1] şi referinţele de acolo) că, fiind optimizaţi parametrii unora din aceste cristale, ele pot avea proprietăţi termoelectrice mult mai bune decât materialele termoelectrice cunoscute.  Sunt studiate, în mod teoretic şi experimental, mai multe cristale organice   cvasiunidimensionale, spre exemplu cele de TTF-TCNQ (tetrathiofulvalinium-tetracyanoquinodimethane) şi TTT2I3 (iodură de tetratiotetracenă). În lucrarea de faţă este studiat cristalul de TTT2I3. Întrucât nu toţi parametrii acestor cristale sunt bine determinaţi, este important a lărgi numărul de experimente, din care prin compararea rezultatelor teoretice cu cele obţinute experimental, s-ar putea de concretizat valorile unor parametri ai acestor cristale. În lucrarea de faţă, se propune a utiliza în acest scop fenomenul tranziţiei structurale Peierls [2]. Este de menţionat că fenomenul tranziţiei Peierls este actualmente studiat în multe lucrări. Analiza rezultatelor. Cristalele organice cvasiunidimensionale de tetrathiotetracene iodide, TTT2I3, sunt constituite din coloane sau lanţuri de molecule plane de tetratiotetracenă şi ioni de iod. Compusul dat are valenţă mixtă: două molecule de TTT donează un electron lanţului format de ionii de iod − 3I . Numai lanţurile de TTT posedă conductivitate electrică, iar purtătorii de sarcină sunt golurile. Aceste cristale permit o structură nestoichiometrică de forma TTT2I3±δ cu un surplus sau insuficienţă de iod. Întrucât iodul joacă rol de acceptor, concentraţia golurilor depinde de concentraţia iodului şi poate fi mai mare sau mai mică decât concentraţia stoichiometrică n = 1.2*1021 cm-3. Variaţia concentraţiei golurilor este foarte importantă pentru optimizarea concentraţiei purtătorilor în scopul atingerii eficienţei maxime. Se ţine cont de două interacţiuni electron-fononice mai importante. O interacţiune este de tipul potenţialului de deformaţie. Cea de a doua este de tipul polaronului, numai că se are în vedere polarizaţia indusă a moleculelor, care înconjoară electronul de conducţie. Raportul amplitudinilor acestor două interacţiuni caracterizează parametrul γ. Când γ = 0, rămâne numai primul mecanism de interacţiune.  A fost calculată frecvenţa renormată Ω(q) a fononilor acustici longitudinali ca funcţie de proiecţia q a cvasiimpulsului  fononului  pe direcţia firelor de TTT2I3. În Fig.1 şi 2 este prezentat cazul când γ = 0, considerat anterior în [2]. Rezultatele calculului lui Ω(q) pentru diferite valori ale parametrilor cristalului şi diferite valori ale impulsului Fermi sunt prezentate în Fig. 1, 2, 3 şi 4. Se consideră că banda de conducţie unidimensională este plină până la un sfert din zona Brillouin plus δ, unde δ este variaţia impulsului adimensional Fermi, şi impulsul Fermi este kF = π/4+δ. Parametrul γ caracterizează raportul amplitudinilor celui de-al doilea mecanism de interacţiune electron-fononică faţă de primul.  În Fig.1 este reprezentat cazul pentru γ = 0 şi kF = π/4+0,01. În acest caz, temperatura de tranziţie Peierls este de 87 K. În Fig. 2-4 este reprezentat spectrul renormat al fononilor pentru cazurile când modulul vectorului de undă kF este variat cu 0,04, 0.1 şi 0,15.  Din grafice se observă că odată cu mărirea impulsului Fermi temperatura de tranziţie Peierls se micşorează. Corespunzător se obţine pentru δ = 0,04, TP = 81K, pentru  δ = 0,1, TP = 71K şi pentru δ = 0,15, TP = 63K. Se observă şi o diminuare considerabilă a vitezei Concluzie. În lucrarea dată, sunt studiate unele proprietăţi ale cristalului de TTT2I3 (tetrathiotetracene iodide), pentru cazul când concentraţia electronilor de conducţie variază şi banda de conducţie este plină până la puţin mai mult de un sfert din zona Brillouin. A fost obţinută ecuaţia de dispersie a fononilor renormaţi în aproximaţia fazelor aleatorii, care a fost rezolvată în mod numeric la calculator. Au fost construite dependenţele frecvenţei fononilor de proiecţia cvasiimpulsului pe direcţia firelor conductive pentru diferite temperaturi. A fost determinată temperatura critică Peierls. Recent o echipă de cercetători de la catedra de mecanică teoretică a Universităţii Tehnice a Moldovei, împreună cu o echipă de savanţi de la Institutul de Chimie a suprafeţei al Academiei de Ştiinţe a Ucrainei, au câștigat prin concurs un proiect internațional, finanţat de Uniunea Europeană prin intermediul STCU (Science and Tehnology Centre in Ukraine) destinat obţinerii şi cercetării materialului organic nanostructurat de iodură de tetratiotetracenă conform parametrilor, calculaţi  la Chişinău. Proiectul este prevăzut pentru o perioadă de doi ani.  În acelaşi timp, studierea teoretică şi experimentală a proprietăţilor cristalelor organice de TTT2I3, purificarea, sintetizarea cristalelor, depunerea straturilor subţiri şi crearea dispozitivelor termoelectrice bazate pe acest material sunt puse ca scop în cadrul proiectului european FP7  „ H2ESOT ”, la fel câștigat prin concurs de echipa de cercetători de la catedra de Mecanică Teoretică a Universităţii Tehnice a Moldovei. Se aşteaptă că cercetările intense în acest domeniu vor da posibilitatea de a obţine în scurt timp materiale termoelectrice performante şi ieftine.