Th₂Al 与 Th₂AlH₄ 的电子结构、相稳定性与化学键
材料科学
2009-11-07 v1
摘要
我们采用广义梯度修正的第一性原理全波密度泛函计算，对 Th₂Al 和 Th₂AlH₄ 的电子结构、键合性质及基态性质进行理论研究。报告称 Th₂AlH₄ 违反了氢化物中 H-H 距离的“2 埃规则”。通过总能量及力最小化计算，我们发现其最短 H-H 距离为 1.95 埃，与最近的高分辨率粉末中子衍射实验结果一致。在 Th₂Al 基体氢化后，体积膨胀呈高度各向异性，这与具有相同晶体结构的其他氢化物形成反差。通过能态、晶体轨道哈密顿量群聚和价电荷密度分析，阐述了这些材料的键合性质。我们的计算预测 H 原子在 a 轴和 c 轴方向上的键合性质不同。Th₂AlH₄ 中最强的键合发生在沿 c 轴的 Th-H 之间，形成呈螺旋状的 H-Th-H 亚单元。由于这种强共价相互作用，c 轴方向 H 原子之间几乎没有电子，导致 H 原子之间的排斥作用减小，这正是为何“2 埃规则”被破坏的原因。介于 ac 平面和 ab 平面中空腔处的原子间距差异较大，加上 Th-H 之间的强共价相互作用，是 Th₂Al 氢化时体积高度各向异性膨胀的主要原因。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0108278,
title = {Electronic structure, phase stability and chemical bonding in Th$_2$Al and Th$_2$AlH$_4$},
author = {P. Vajeeston and R. Vidya and P. Ravindran and H. Fjellvåg and A. Kjekshus and A. Skjeltorp},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0108278},
year = {2009}
}
备注
14 pages, 9 figures