Tungstate de zirconium
Le Zr de (WO4) 2 , ou le tungstate de zirconium de est un oxyde en métal avec les propriétés peu communes. La phase a formé à la pression ambiante par la réaction du ZrO2 et le WO3 est une phase cubique métastable du , qui a des caractéristiques négatives de la dilatation thermique de , à savoir elle se rétrécit sur un éventail des températures une fois de chauffage.
Un certain nombre d'autres phases sont formées aux pressions.
Phase cubique
Le tungstate cubique de zirconium du (alpha-ZrW2O8), un des multiples les phases connues du tungstate de zirconium (ZrW2O8) est peut-être l'un des matériaux les plus étudiés pour exhiber la dilatation thermique négative . On lui a montré pour se contracter sans interruption sur une chaîne précédemment sans précédent de la température de K. Puisque la structure est cubique, comme décrit ci-dessous, la contraction thermique est isotrope - égale dans toutes les directions. Il y a beaucoup de recherche continue essayant d'élucider pourquoi le matériel montre une telle dilatation thermique négative dramatique.
Cette phase est le instable du thermodynamiquement à la température ambiante en ce qui concerne le binaire ZrO2 des oxydes et le WO3 , mais peut synthétisé par par des quantités stoechiométriques de chauffage du de ces oxydes ensemble et puis éteindre le matériel en le refroidissant rapidement du °C approximativement 900 à la température ambiante.
La structure du tungstate cubique de zirconium se compose coin-partager le octaédrique de ZrO6 et les unités structurales tétraédriques de WO4. Ses propriétés peu communes d'expansion sont vraisemblablement dues aux modes vibratoires connus sous le nom de modes rigides (rhums) d'unité de , qui comportent la rotation couplée des unités polyèdres qui composent la structure, et mènent à la contraction.
Structure cristalline détaillée
L'arrangement des groupes dans la structure de ZrW2O8 cubique est analogue à la structure simple de NaCl de , avec des octaèdres de ZrO6 aux emplacements de Na, et aux groupes de W2O8 aux emplacements de Cl. La cellule d'unité se compose de 44 atomes alignés dans un trellis de Bravais cubique primitif , avec les angströms de la longueur 9.15462 de cellules d'unité
Les octaèdres de ZrO6 seulement sont légèrement tordus d'une conformation régulière, et tous les emplacements de l'oxygène dans un octaèdre donné sont rapportés par symétrie. L'unité de W2O8 se compose du tetrahedra crystallographically distinct de deux WO4, qui ne sont pas formellement métallisés par entre eux. Ces deux types de tetrahedra diffèrent en ce qui concerne les longueurs en esclavage et des angles d'OE. Le tetrahedra de WO4 sont tordus d'une forme régulière puisque l'un oxygène est sans contrainte (un atome qui est collé seulement sur l'atome central du tungstène (w)), et les trois autres oxygens chacun sont collés sur un atome de zirconium ( c. le de coin-partage des polyèdres).
La structure a la symétrie de groupe d'espace de du P213 à de basses températures. À températures élevées, un centre d'inversion est présenté par disordering de l'orientation des groupes de tungstate, et le groupe d'espace au-dessus de la température de la transition de phase (~180C) est Pa .
Des octaèdres et le tetrahedra sont liés ensemble en partageant un atome d'oxygène. Dans l'image, noter le coin-contact entre les octaèdres et le tetrahedra ; ce sont l'endroit de l'oxygène partagé . Les sommets du tetrahedra et les octaèdres représentent l'oxygène, qui sont écartés au sujet du zirconium central et du tungstène . Géométriquement, les deux formes mettent en boîte le " ; pivot" ; autour de ces oxygens de coin-partage, sans déformation des polyèdres elles-mêmes. Ce qui pivote est ce qui est pensé pour mener à la dilatation thermique négative , comme en "copies normale" de certain de basse fréquence que ceci mène aux « rhums » de adjudication mentionnés ci-dessus.
Formes à haute pression
Au à haute pression, le tungsate de zirconium subit une série de transitions de phase , d'abord à une phase amorphe du , et puis à un U3O8 - dactylographier la phase, l'où les atomes de zirconium et de tungstène sont désordonnés.