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Negative thermal expansion behavior in orthorhombic Sc2(MoO4)3 and Sc2(WO4)3

负热膨胀 各向异性 正交晶系 声子 热膨胀 各向同性 凝聚态物理 压缩性 弹性(物理) 从头算量子化学方法 材料科学 从头算 热力学 化学 晶体结构 物理 结晶学 量子力学 分子 有机化学
作者
Mayanak K. Gupta,R. Mittal,S. L. Chaplot
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:126 (12) 被引量:15
标识
DOI:10.1063/1.5115318
摘要

In contrast to cubic ZrW2O8 and ZrMo2O8, which have isotropic negative thermal expansion, the compounds Sc2(WO4)3 and Sc2(MoO4)3 with the orthorhombic structure show anisotropic thermal expansion that is negative along the b and c axes. Using ab initio density functional theory calculations of lattice dynamics, we identify that the anisotropic expansion is not due to anisotropic elasticity or negative linear compressibility, which is the case in several compounds; instead, it is due to anisotropic Grüneisen parameters of specific phonons, mostly of energy around 6 meV. Such a behavior not involving anomalous elasticity is unusual. The phonon eigenvectors show that these phonons have a rather complex vibrational character of MoO4/WO4 and ScO6 polyhedral units that involve translational, librational, and internal distortion dynamics.
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