ऑक्सीसेलेनाइड

From Vigyanwiki
चित्र 1: एक स्तरित ZrSiCuAs संरचना के साथ BiCuSeO की क्रिस्टल संरचना

ऑक्सीसेलेनाइड रासायनिक यौगिकों का एक समूह है जिसमें ऑक्सीजन और सेलेनियम परमाणु (चित्र 1) होते हैं। ऑक्सीसेलेनाइड्स विभिन्न संक्रमण धातुओं वाले यौगिकों में संरचनाओं की एक विस्तृत श्रृंखला बना सकते हैं, और इस प्रकार गुणों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदर्शित कर सकते हैं। महत्वपूर्ण तरीके से, ऑक्सीसेलेनाइड्स में तापीय चालकता की एक विस्तृत श्रृंखला होती है, जिसे उनके ताप विद्युत पदार्थ को समायोजित करने के लिए तापमान में परिवर्तन के साथ नियंत्रित किया जा सकता है। ऑक्सीसेलेनाइड्स पर वर्तमान शोध इलेक्ट्रानिक्स पदार्थ में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग के लिए उनकी क्षमता को प्रदर्शित करता है।[1]


संश्लेषण

क्रिस्टलीकृत होने वाला पहला ऑक्सीसेलेनाइड 1900 में मैंगनीज ऑक्सीसेलेनाइड था।[2] 1910 में, धातु हाइड्रॉक्साइड्स के साथ P2Se5 का संशोधन करके फॉस्फेट युक्त ऑक्सीसेलेनाइड्स बनाए गए थे।[3] 1000 डिग्री सेल्सियस पर यूरेनियम डाइऑक्साइड के साथ H2Se का संशोधन करके अगला यूरेनियम ऑक्सीसेलेनाइड बनाया गया था।[4] इस तकनीक का उपयोग 1900 के मध्य में दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों के ऑक्सीसेलेनाइड्स को संश्लेषित करने में भी किया गया था।[5] ऑक्सीसेलेनाइड यौगिकों के संश्लेषण में वर्तमान में उच्च तापमान पर एल्यूमीनियम चूर्ण और सेलेनियम के साथ ऑक्साइड का संशोधन सम्मिलित होता है।[6]

चित्रा 2: कुछ हाल ही में खोजी गई ऑक्सीसेलेनाइड संरचनाएं इस तरह से क्रिस्टलीकृत होती हैं कि धातु ऑक्साइड परतें (a) और धातु सेलेनाइड परतें (b) एक वैकल्पिक पैटर्न (c) बनाती हैं। रंग कोड: पीला - स्ट्रोंटियम; गुलाबी - कोबाल्ट; नीला - ऑक्सीजन; हरा - सेलेनियम; नारंगी - तांबा होता है।

आयरन ऑक्सीर्सेनाइड्स और उनकी अतिचालकता में हाल की खोजों ने मिश्रित आयन प्रणालियों के महत्व पर प्रकाश डाला है।[7] मिश्रित कॉपर ऑक्सीक्लोजेनाइड्स के बारे में तब आया जब कैल्कोजिनाइड और ऑक्साइड दोनों के इलेक्ट्रॉनिक गुणों को ध्यान में रखा गया। रसायनज्ञों ने धात्विक और आवेश घनत्व तरंग गुणों के साथ-साथ उच्च तापमान अतिचालकता वाले यौगिक के संश्लेषण का अनुसरण करना प्रारंभ किया। Cu2O के साथ Na2Se3.6 पर प्रतिक्रिया करके कॉपर ऑक्सीसेलेनाइड Na1.9Cu2Se2·Cu2O को संश्लेषित करने पर,[8] उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि एक नए प्रकार के ऑक्सीक्लोजेनाइड्स को पॉलीक्लोजेनाइड फ्लक्स के साथ धातु ऑक्साइड पर प्रतिक्रिया करके संश्लेषित किया जा सकता है।

यौगिक

चित्र 3: कम तापमान पर β-La2O2MnSe2 की समचतुर्भुजी संरचना।

सूत्र Sr2AO2M2Se2 (A=Co, Mn; M=Cu, Ag) के नए ऑक्सीसेलेनाइड्स को संश्लेषित किया गया है। वे बारी-बारी से पेरोसाइट-जैसे (धातु ऑक्साइड) और प्रतिफ्लोराइट (धातु सेलेनाइड) परतों (चित्र 2) से युक्त संरचनाओं में क्रिस्टलीकृत होते हैं। प्रत्येक ऑक्सीसेलेनाइड का प्रकाशीय ऊर्जा अंतराल बहुत संकीर्ण होता है, जो अर्धचालकता का संकेत देता है।[9]

अन्य व्युत्पन्न जो ऑक्सीसेलेनाइड गुणों को प्रकट करता है वह β-La2O2MSe2 (M= Fe, Mn) है। इस अणु में एक समचतुर्भुजी संरचना (चित्र 3) है, जो ऑक्सीसेलेनाइड्स की विभिन्न संकुलन व्यवस्थाओं के लिए संभावनाओं को पता लगाती है है। वे कम तापमान (~27 केल्विन) पर लौह-चुंबकीय होते हैं और कमरे के तापमान पर उच्च प्रतिरोधकता दिखाते हैं। सोडियम क्लोराइड(NaCl) विलयन में तनुकृत Mn अनुरूप, कमरे के तापमान पर 1.6 eV के प्रकाशीय ऊर्जा अंतराल का सुझाव देता है, जिससे यह एक विद्युत-रोधक बन जाता है। इस बीच, Fe सादृश्य के लिए ऊर्जा अंतराल 150 K और 300 K के बीच लगभग 0.7 eV होता है, जो इसे अर्धचालक बनाता है।[7] इसके विपरीत, कोबाल्ट ऑक्सीसेलेनाइड La2Co2O3Se2 लौह-चुंबकीय रूप से क्रमित होते है, जो यह सुझाव देते है कि हालांकि ऑक्सीसेलेनाइड की चुंबकीय गुण में परिवर्तन के लिए विभिन्न संक्रमण धातु अधीन हैं, अणु की समग्र जाली संरचना भी इसकी चालकता को प्रभावित कर सकती है।[10]

चित्रा 4: दक्षतांक ZT यौगिकों की तुलना Bi1-xMxCuSeO उच्च ZT अधिक सक्षम ऊर्जा रूपांतरण का संकेत देते हैं।

ऑक्सीसेलेनाइड के साथ समन्वित विभिन्न धातु यौगिकों के चुंबकीय और संवाहक गुण न केवल उपयोग की जाने वाली संक्रमण धातु से प्रभावित होते हैं, बल्कि संश्लेषण की स्थिति से भी प्रभावित होते हैं। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन सुधारी के रूप में Ce2O2ZnSe2 के संश्लेषण के समय उपयोग किए गए एल्यूमीनियम का प्रतिशत अलग-अलग उत्पाद रंगों द्वारा इंगित ऊर्जा अंतराल को प्रभावित करता है।[6] विभिन्न संरचनाएं कई संभावित कॉन्फ़िगरेशन के लिए स्वीकृति देती हैं। उदाहरण के लिए, जैसा कि पहले La2Co2O3Se2 में देखा गया, Sr2F2Mn2Se2O संरचना में एक उदासीन चुंबकीय सहसंबंध प्रदर्शित करता है जिसके परिणामस्वरूप एक प्रति-लौहचुंबकीय जाली होती है।[11]

2010 में, p-प्ररूप बहुक्रिस्टलीय BiCuSeO ऑक्सीसेलेनाइड्स को संभावित ताप विद्युत पदार्थ के रूप में सूचित किया गया था।[12] [Cu2से2]−2 संचालन और [Bi2O2]+2 विद्युतरोधक परत, साथ ही साथ अप्रसंवादी क्रिस्टल जाली संरचना, पदार्थ की कम तापीय चालकता और उच्च ताप विद्युत प्रदर्शन के लिए अधीन हो सकती है। हाल ही में, BiCuSeOओ का ZT मान, ताप विद्युत प्रदर्शन को इंगित करने वाला एक आयाम रहित दक्षतांक, 0.5 से 1.4 तक बढ़ा दिया गया है। प्रयोग से पता चला है कि Ca अपमिश्रण विद्युत चालकता में संशोधन कर सकता है, जिससे ZT मान बढ़ सकता है।[1] इसके अतिरिक्त, Bi3+ आयनों के 15% को समूह 2 धातु आयनों, Ca2+, Sr2+, या Ba2+ (चित्र 4) के साथ प्रतिस्थापित करने से भी आवेश वाहक सांद्रता का अनुकूलन होता है।[12]


संदर्भ

  1. ↑ Jump up to: 1.0 1.1 Pei, Yan-Ling; He, Jiaqing; Li, Jing-Feng; Li, Fu; Liu, Qijun; Pan, Wei; Barreteau, Celine; Berardan, David; Dragoe, Nita; Zhao, Li-Dong (2013). "High thermoelectric performance of oxyselenides: intrinsically low thermal conductivity of Ca-doped BiCuSeO". NPG Asia Materials. 5 (5): e47. doi:10.1038/am.2013.15. ISSN 1884-4057.
  2. ↑ Fonzes-Diacon, H. (1990). "A synthesized selenide and an oxyselenide of manganese". Competes Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences 130: 1025: 1025–6.
  3. ↑ Ephraim, F., and E. Majler. (1910). "Selenophosphates". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 43: 277–285.
  4. ↑ Khodadad, P. (1957) "Uranium Oxyselenide. UOSe". Compt. Rend. 245: 226: 2286–8.
  5. ↑ Guittard, M., Flahaut, J., and Domange, L. "The oxyselenide of Yttrium and all the rare earths". Acta Crystallographica 21 (5).
  6. ↑ Jump up to: 6.0 6.1 Ainsworth, Chris M.; Wang, Chun-Hai; Tucker, Matthew G.; Evans, John S. O. (2015). "Synthesis, Structural Characterization, and Physical Properties of the New Transition Metal Oxyselenide Ce2O2ZnSe2" (PDF). Inorganic Chemistry. 54 (4): 1563–1571. doi:10.1021/ic502551n. ISSN 0020-1669. PMID 25584771.
  7. ↑ Jump up to: 7.0 7.1 McCabe, Emma E.; Free, David G.; Mendis, Budhika G.; Higgins, Joshua S.; Evans, John S. O. (2010). "Preparation, Characterization, and Structural Phase Transitions in a New Family of Semiconducting Transition Metal Oxychalcogenides β-La2O2MSe2 (M = Mn, Fe)". Chemistry of Materials. 22 (22): 6171–6182. doi:10.1021/cm1023103. ISSN 0897-4756.
  8. ↑ Park, Younbong; DeGroot, Don C.; Schindler, Jon L.; Kannewurf, Carl R.; Kanatzidis, Mercouri G. (1993). "Intergrowth of two different layered networks in the metallic copper oxyselenide Na1.9Cu2Se2⋅Cu2O". Chemistry of Materials. 5 (1): 8–10. doi:10.1021/cm00025a004. ISSN 0897-4756.
  9. ↑ Jin, Shifeng; Chen, Xiaolong; Guo, Jiangang; Lei, Ming; Lin, Jingjing; Xi, Jianguo; Wang, Wenjun; Wang, Wanyan (2012). "Sr2Mn3Sb2O2Type Oxyselenides: Structures, Magnetism, and Electronic Properties of Sr2AO2M2Se2(A=Co, Mn;M=Cu, Ag)". Inorganic Chemistry. 51 (19): 10185–10192. doi:10.1021/ic301022g. ISSN 0020-1669. PMID 22967274.
  10. ↑ Fuwa, Yayoi; Endo, Takashi; Wakeshima, Makoto; Hinatsu, Yukio; Ohoyama, Kenji (2010). "Orthogonal Spin Arrangement in Quasi-Two-Dimensional La2Co2O3Se2". Journal of the American Chemical Society. 132 (51): 18020–18022. doi:10.1021/ja109007g. ISSN 0002-7863. PMID 21126073.
  11. ↑ Liu, Y.; Zhang, S.B.; Li, L.J.; Lu, W.J.; Zhao, B.C.; Tong, P.; Song, W.H.; Lin, S.; Huang, Y.N.; Huang, Z.H.; Tan, S.G.; Sun, Y.P. (2013). "Synthesis, structure and properties of the new layered manganese oxyselenide Sr2F2Mn2Se2O". Journal of Alloys and Compounds. 580: 211–216. doi:10.1016/j.jallcom.2013.05.048. ISSN 0925-8388.
  12. ↑ Jump up to: 12.0 12.1 Zhao, Li-Dong; He, Jiaqing; Berardan, David; et al. (2014). "BiCuSeO oxyselenides: new promising thermoelectric materials". Energy & Environmental Science. 7 (9): 2900. doi:10.1039/C4EE00997E. ISSN 1754-5692.
Retrieved from ‘https://www.vigyanwiki.in/index.php?title=ऑक्सीसेलेनाइड&oldid=184916’