Структура, параметры решетки и анизотропия теплового расширения фуллерита C₇₀

Abstract

Проведены рентгеноструктурные исследования двух низкотемпературных фаз особо чистого поликристаллического фуллерита C₇₀ в интервале температур 20-310 К. При комнатной температуре установлена ромбоэдрическая, а при T < 276 K - моноклинная структуры. Определен скачок объема при низкотемпературном фазовом переходе, который составил ~8,5 см³/моль или 1,7%. Изучены температурные зависимости решеточных параметров и коэффициентов линейного и объемного теплового расширения обеих фаз. Как для средней, так и для низкотемпературной модификации наблюдается существенная анизотропия тепловой деформации кристаллов вдоль отдельных кристаллографических направлений. Полученные результаты проанализированы с привлечением предшествующих структурных исследований. Показано, что в отсутствие вращений при низких температурах решетка неустойчива относительно моноклинных искажений, оценка которых по знаку и порядку величины соответствует наблюдениям.

X-ray diffraction studies of the two low-temperature phases of especially pure polycrystalline C₇₀ fullerite are carried out in the temperature range 20–310 K. At room temperature a rhombohedral structure is established, and at T<276 KT<276 K a monoclinic structure. The volume jump at the low-temperature phase transition is determined to be ∼8.5 cm³/mole, or 1.7%. The temperature dependence of the lattice parameters and of the linear and volume thermal expansion coefficients is investigated in the two phases. For both the intermediate and the low-temperature modifications a substantial anisotropy of the thermal deformation of the crystals along individual crystallographic directions is observed. The results are analyzed with the use of previous structural studies. It is shown that in the absence of rotations at low temperatures the lattice is unstable to monoclinic distortions, the estimated sign and order of magnitude of which agree with the observations.