Nouvelles connaissances sur la nature de la liaison de l'antimoine - implications pour la recherche sur les matériaux
Les résultats pourraient être utilisés pour optimiser les propriétés des matériaux
Une nouvelle étude qui fournit des informations sans précédent sur la liaison chimique de l'antimoine pourrait avoir un impact profond sur la recherche sur les matériaux. La collaboration entre des scientifiques de l'université de Leipzig, de l'université RWTH d'Aix-la-Chapelle et du synchrotron DESY de Hambourg a combiné des mesures expérimentales et des calculs théoriques. Les résultats aideront les scientifiques à mieux comprendre les matériaux à changement de phase et, en particulier, à améliorer leurs applications dans le domaine du stockage de données et de la thermoélectricité. La recherche vient d'être publiée dans la revue Advanced Materials.
Illustration de la structure cristalline de l'antimoine dans sa phase alpha stable.
Franziska Zahn, Universität Leipzig
L'étude a combiné des mesures expérimentales et des calculs théoriques, dans le but d'analyser la nature et la force de la liaison chimique dans l'antimoine. "La force d'une liaison dépend directement de la distance entre les atomes", explique le professeur Claudia S. Schnohr, de l'Institut Felix Bloch de physique des solides de l'université de Leipzig, ajoutant que les comparaisons avec d'autres matériaux tels que les métaux et les semi-conducteurs montrent que cette dépendance à l'égard de la distance est caractéristique du type de liaison chimique.
Il convient de noter en particulier la transition sans heurt entre la liaison covalente classique et la liaison multicentrique riche en électrons. La liaison covalente est observée, par exemple, dans les semi-conducteurs tels que le germanium. "Nos résultats montrent que l'antimoine, dans sa phase stable, présente les caractéristiques des deux types de liaison", explique le professeur Oliver Oeckler, co-auteur de l'étude, de l'Institut de chimie inorganique et de cristallographie de l'université de Leipzig. Cela a des implications importantes pour la compréhension des matériaux à changement de phase, qui sont utilisés dans le stockage de données et la thermoélectricité, entre autres applications.
L'antimoine comme modèle pour les matériaux à changement de phase
"Nous avons étudié l'antimoine en tant que système élémentaire modèle pour les matériaux à changement de phase. Sa structure est similaire à celle du tellurure de germanium, mais il n'est constitué que d'un seul type d'atome", explique le professeur Claudia Schnohr. Ces propriétés facilitent l'analyse et la comparaison avec d'autres matériaux afin de mieux comprendre leurs caractéristiques de liaison.
Les résultats pourraient être utilisés pour optimiser les propriétés des matériaux. "À l'avenir, la détermination expérimentale ou théorique des constantes de force permettra d'adapter la conception de nouveaux matériaux", explique Claudia Schnohr. Cela pourrait s'avérer particulièrement utile pour les applications dans le domaine des supports de stockage électroniques et de la thermoélectricité.
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Publication originale
Franziska Zahn, Jan Hempelmann, Christopher Benndorf, Hans H. Falk, Konrad Ritter, Sergiu Levcenko, Edmund Welter, Oliver Oeckler, Richard Dronskowski, Claudia S. Schnohr; "Experimental and Theoretical Force Constants as Meaningful Indicator for Interatomic Bonding Characteristics and the Specific Case of Elemental Antimony"; Advanced Materials, 2025-1-2
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