Спектроскопия конденсированного состояния

Спектры инфракрасного отражения и комбинационного рассеяния света кристаллов со структурой белоусовита из первых принципов

Ю. Н. Журавлев

Кемеровский государственный университет, Кемерово, Россия

Аннотация: В полноэлектронном и псевдопотенциальном базисе локализованных атомных орбиталей с обменно-корреляционным функционалом PBE и дисперсионной поправкой D3 программного кода CRYSTAL выполнен расчет кристаллической структуры, тензора диэлектрической проницаемости, TO–LO-расщепления мод, спектров инфракрасного отражения и комбинационного рассеяния света минерала белоусовита и его синтетических аналогов с формулой AZnSO$_4$X (A = K, Rb, Cs, Tl; X = Cl, Br, I). Подтверждено наличие в структуре тетраэдров SO$_4$, ZnO$_3$X и полиэдров AO$_n$X$_m$ ($n$ = 5,6,7; $m$ = 2,3). Внутренние – валентные и деформационные, и внешние – либрационные колебания для сульфатных групп проявляются в колебательных спектрах всех соединений. В спектрах отражения выделяются полосы высокой интенсивности от 900 до 1160 cm$^{-1}$, образованные внутримолекулярными колебаниями $\nu_1$ и $\nu_3$. В диапазоне ниже 150 cm$^{-1}$ выделяются колебания с участием атомов катионов. Установлены отдельные моды, имеющие большую величину TO–LO-расщепления. В спектре комбинационного рассеяния света самыми интенсивными также будут моды $\nu_1$, $\nu_3$. Первая группа $(\nu_1)$ состоит из четырех мод, среди которых самая интенсивная при 900–920 cm$^{-1}$ образована в большей мере колебаниями отдельных неэквивалентных атомов кислорода, а три другие – атомами серы и других атомов. Наоборот, моды $\nu_3$ с волновыми числами выше 1100 cm$^{-1}$ имеют подавляющий вклад атомов кислорода О4 с кратчайшим расстоянием S-O4 и A-O4. Для этих и других мод $\nu_2$, $\nu_4$ установлены с высоким коэффициентом корреляции линейные зависимости волновых чисел от структурных параметров.

Ключевые слова: белоусовит, синтетические кристаллы, ab initio, диэлектрическая проницаемость, спектры инфракрасного отражения, спектры комбинационного рассеяния света.

Поступила в редакцию: 03.07.2024
Исправленный вариант: 26.08.2024
Принята в печать: 27.08.2024

DOI: 10.61011/OS.2024.08.59035.6851-24

Реферативные базы данных:

•