Role of alkali ions in the near-zero thermal expansion of NaSICON-type AZr2(PO4)3

物理 热膨胀 负热膨胀 结晶学 类型(生物学) 材料科学 热力学 化学 生态学 生物
作者
Zhen Xi,Andrea Sanson,Qiang Sun,Erjun Liang,Qilong Gao
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:108 (14) 被引量:10
标识
DOI:10.1103/physrevb.108.144102
摘要

Zero thermal expansion (ZTE) is a rare phenomenon of great importance in the field of materials design. $A{\mathrm{Zr}}_{2}{(\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{4})}_{3}$ $(A=\mathrm{Na},\mathrm{K},\mathrm{Rb},\mathrm{Cs})$ exhibit near-zero thermal expansion. In this work, we perform first principles calculations in $A{\mathrm{Zr}}_{2}{(\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{4})}_{3}$ $(A=\mathrm{Na},\mathrm{K},\mathrm{Rb},\mathrm{Cs})$ and ${\mathrm{Zr}}_{2}{(\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{4})}_{3}$ compounds to elucidate the effects of $A$ cations on the thermal expansion behavior. Structural and vibrational analysis shows that the near-zero thermal expansion is strongly related to the dynamics of the ``lantern'' units of ${[\mathrm{Zr}}_{2}{(\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{4})}_{3}$], where the ${\mathrm{ZrO}}_{6}$ and ${\mathrm{PO}}_{4}$ polyhedra are rigid. The calculated Gr\"uneisen parameters reveal that different $A$-site alkali metal atoms heavily affect the phonon modes of $A$ atoms and the rotation of ${\mathrm{ZrO}}_{6}$ and ${\mathrm{PO}}_{4}$ polyhedra, as well as the acoustic phonon modes, thus resulting in a different thermal expansion behavior of $A{\mathrm{Zr}}_{2}{(\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{4})}_{3}$ $(A=\mathrm{Na},\mathrm{K},\mathrm{Rb},\mathrm{Cs})$. The absence of $A$ atoms in ${\mathrm{Zr}}_{2}{(\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{4})}_{3}$ facilitates the structural flexibility and therefore the occurrence of a stronger negative thermal expansion. This work provides insights into the modulation of thermal expansion of these ${\mathrm{NaZr}}_{2}{(\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{4})}_{3}$-type compounds.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
火星上誉发布了新的文献求助10
刚刚
Jasper应助LL采纳,获得10
1秒前
1秒前
精神小伙完成签到,获得积分10
1秒前
Amon发布了新的文献求助10
1秒前
英俊的铭应助zgd采纳,获得10
1秒前
77发布了新的文献求助30
2秒前
扶南发布了新的文献求助10
2秒前
温暖的问候完成签到,获得积分10
2秒前
精神小伙发布了新的文献求助50
3秒前
3秒前
科研小白发布了新的文献求助10
4秒前
white发布了新的文献求助10
4秒前
挽秋发布了新的文献求助10
4秒前
123发布了新的文献求助10
4秒前
7秒前
7秒前
在水一方应助念初采纳,获得10
7秒前
8秒前
8秒前
Xiaofeng关注了科研通微信公众号
9秒前
wmt完成签到,获得积分10
10秒前
传奇3应助咔咔咔采纳,获得10
10秒前
10秒前
10秒前
tdtk发布了新的文献求助20
11秒前
WuzJ1ee完成签到,获得积分20
11秒前
科研通AI6应助追寻的宛er采纳,获得10
11秒前
12秒前
储物间完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
hdbys发布了新的文献求助30
12秒前
12秒前
RNNNLL完成签到,获得积分10
13秒前
15秒前
15秒前
15秒前
长夜变清早完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
zgd发布了新的文献求助10
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
计划经济时代的工厂管理与工人状况(1949-1966)——以郑州市国营工厂为例 500
INQUIRY-BASED PEDAGOGY TO SUPPORT STEM LEARNING AND 21ST CENTURY SKILLS: PREPARING NEW TEACHERS TO IMPLEMENT PROJECT AND PROBLEM-BASED LEARNING 500
The Pedagogical Leadership in the Early Years (PLEY) Quality Rating Scale 410
Why America Can't Retrench (And How it Might) 400
Guidelines for Characterization of Gas Turbine Engine Total-Pressure, Planar-Wave, and Total-Temperature Inlet-Flow Distortion 300
Stackable Smart Footwear Rack Using Infrared Sensor 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 催化作用 遗传学 冶金 电极 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4604564
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4012871
关于积分的说明 12425263
捐赠科研通 3693482
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2036342
邀请新用户注册赠送积分活动 1069364
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 953871