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 2H NbSe 2構造
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 1つのサンプル内に異なるNbSe 2構造が局所的に共存していることを示す電子顕微鏡写真
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| 名前 | |
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| その他の名前
セレン化ニオブ(IV)
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.031.634 |
| EC番号 |
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パブケム CID
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| ニオブセレン2 | |
| モル質量 | 250.83 g/モル[1] |
| 外観 | 灰色の実線[1] |
| 密度 | 6.3 g/cm3 [ 1] |
| 融点 | >1300℃ [1] |
| 構造 | |
| hP6、空間群 P6 3/mmc、No 194 [2] | |
a = 0.344 nm、c = 1.254 nm
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| 三角柱状(Nb IV ) 錐状 (Se 2− ) | |
| 関連化合物 | |
その他の陰イオン
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二酸化ニオブ |
その他の陽イオン
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二セレン化モリブデン 二セレン化タングステン |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
インフォボックス参照
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二セレン化ニオブまたはセレン化ニオブ(IV)は、化学式NbSe 2の層状遷移金属二カルコゲニドである。二セレン化ニオブは潤滑剤であり、7.2 K以下の温度で電荷密度波(CDW)を示す超伝導体である。NbSe 2はいくつかの関連した形で結晶化し、他の遷移金属二カルコゲニド単層と同様に、機械的に単原子層に剥離することができる。単層NbSe 2は、イジング超伝導、量子金属状態、CDWの強力な増強など、バルク材料とは非常に異なる特性を示す。[3]
合成
二セレン化ニオブの結晶と薄膜は、化学蒸着法（CVD）で成長させることができる。酸化ニオブ、セレン、NaClの粉末を、炉の軸に沿って温度勾配を維持できる炉内で、常圧で300～800℃の異なる温度に加熱する。粉末は炉内の異なる場所に置かれ、アルゴンと水素の混合物がキャリアガスとして使用される。セレン粉末の温度を変えることで、NbSe 2の厚さを正確に制御することができる。[3]
NbSe 2単分子層はバルクから剥離することも、分子線エピタキシーによって堆積することもできる。[3]
構造
二セレン化ニオブには、1H、2H、4H、3Rなどいくつかの形態があり、Hは六方晶、Rは菱面体晶を表し、1、2などの数字は単位格子内のSe-Nb-Se層の数を示します。Se-Nb-Se層は比較的弱いファンデルワールス力で結合しており、1H単分子層に剥離することができます。これらはさまざまな方法でオフセットされ、異なる結晶構造を作ることができますが、最も安定しているのは2Hです。[4]
プロパティ
超伝導体
NbSe 2は、臨界温度 T C = 7.2 Kの超伝導体です。[5] NbSe 2層に他の原子が挿入されたり、サンプルの厚さが減少すると臨界温度は低下し、単層では T C は約 1 K です。[3]最近の研究では、 NbSe 2デバイスで赤外線光検出が示されています。[6]
電荷密度波
CDWとともに、格子は26 K付近で周期的な格子歪みを生じる。この周期は結晶格子の3倍であるため、3×3の超格子が存在する。[ 7 ]また、電荷密度波と相関しているが位相が2π⁄3ずれているクーパー対密度波も存在する。[ 8 ]
摩擦
NbSe2シートは非常に薄い場合に摩擦が高くなります。[9]
挿入
NbSe 2の層は弱く結合しているため、異なる物質が層間に浸透して、明確に定義された層間化合物を形成できます。ヘリウム、ルビジウム、遷移金属、遷移後金属との化合物が作られています。層間には、最大 3 分の 1 の余分なニオブ原子を追加できます。
第一遷移金属系列からの余分な金属原子は、最大 1:3 の比率でインターカレーションできます。それらは層間に入ります。[4]ハイブリッドパルスレーザー堆積法 (hPLD) を使用してエピタキシャル成長させた Nb 1+x Se 2膜では、興味深いスタッキング選択的自己インターカレーション現象が報告されています。 [10]現在、高度にインターカレーションされた 180° スタック層とまばらにインターカレーションされた 0° スタック層が、ナノメートルの長さスケールで散在しています。これは、適切な長さスケールで異なる相をある程度決定論的に分離して、異なる電子状態の領域を実現できる可能性を示唆しています。
式ごとに2つのヘリウム原子を挿入すると、層間隔は2.9に、Se-Se距離は3.52に増加します。[11] [12]
ルビジウム
ルビジウムが挿入されると、NbSe 2層はルビジウムを収容するために分離します。各層もわずかに圧縮されます。Nb-Se 距離は同じままですが、層内の Nb-Nb 距離は増加します。層の上部と下部の Se-Se 距離は減少し、Nb-Se-Nb 角度が増加します。余分な電子密度が Rb 原子からニオブ層に移動します。[13]
バナジウム
バナジウムはNbを置換することで1%まで2H NbSe 2構造に入ることができる。11%から20%の間では、層間に八面体配位したVを含む4Hb構造を形成する。30%を超えると1T構造を形成する。[14]
フェルミエネルギーはdバンドにシフトする。[15]
鉄
鉄を8%以上ドープするとNbSe2は低温でスピングラス転移を起こすことができる。[16]
水素
水素は高圧高温下でNbSe 2に挿入される。同じ構造を維持しながら、式あたり最大0.9個の水素原子を含めることができる。この比率を超えると、構造はMoS 2の構造に変化する。この遷移で結晶学的なc軸が増加し、常磁性磁化率はゼロに低下する。水素含有量は50.5気圧で5.2モル比になることがある。[17]
マグネシウム
マグネシウムが挿入されると、電子のs状態はセレンと重ならず、超伝導臨界温度を下げる効果はわずかです。[18]
潜在的な用途
ベモル社は、温度安定性が広く、ガス放出が非常に少なく、グラファイトよりも抵抗が低いため、真空中の導電性潤滑剤として使用するために米国で二セレン化ニオブを製造しました。NbSe 2はモーターブラシとして使用されたり、銀に埋め込まれて自己潤滑表面を作ったりしました。[19]
参考文献
- ^ abcd Haynes, William M. 編 (2011). CRC 化学・物理ハンドブック(第92版). ボカラトン、フロリダ州: CRC プレス. p. 4.78. ISBN 1-4398-5511-0。
- ^ Rajora, O. S; Curzon, A. E (1987). 「 0 ≦ x ≦ 2 の層状物質 NbS x Se 2−xの調製と X 線回折研究」. Physica Status Solidi A . 99 (1): 65. Bibcode :1987PSSAR..99...65R. doi :10.1002/pssa.2210990108.
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