Electron density analysis of the layered antiferromagnetic compoundCu2(OH)3NO3: Relationship with the magnetic interaction mechanism

反铁磁性 结晶学 物理 晶体结构 离子 密度泛函理论 材料科学 凝聚态物理 化学 量子力学
作者
Sébastien Pillet,Mohamed Sarwat,Claude Lecomte,Pierre Rabu,Marc Drillon,Carlo Massobrio
出处
期刊:Physical Review B [American Physical Society]
卷期号:73 (11) 被引量:20
标识
DOI:10.1103/physrevb.73.115116
摘要

The electronic properties of the antiferromagnetic layer compound copper hydroxonitrate $[{\mathrm{Cu}}_{2}(\mathrm{OH}{)}_{3}{\mathrm{NO}}_{3}]$ are investigated by high-resolution single-crystal x-ray diffraction at $114\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}\mathrm{K}$. A pseudoatomic multipolar model is used to reconstruct the experimental electron density (ED) distribution, whose quantitative analysis is performed through the quantum theory of atoms in molecules. The topological properties of the ED indicate indirect $\mathrm{Cu}\ensuremath{\cdots}\mathrm{Cu}$ bonds mediated by the hydroxo and nitrate ions among the two-dimensional (2D) copper lattice. A mean charge transfer of 0.4 electrons from the copper atoms to the hydroxo groups and of 0.76 electrons to the nitrate ion is determined via numerical integration of the ED over the atomic basins. Low but nonetheless significant $\mathrm{Cu}\text{\ensuremath{-}}\mathrm{O}$ partial covalent bonds do also exist. Interplane interaction pathways are furthermore localized and characterized.

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