ПЕРВОПРИНЦИПНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СЖИМАЕМОСТИ МЕТАЛЛ-ОРГАНИЧЕСКОГО КАРКАСА MIL-69

10.25712/ASTU.1811-1416.2023.04.003

Аннотация

В настоящее время металл-органические каркасы активно исследуются как экспериментальными, так и теоретическими методами. Это связано с уникальными свойствами данных соединений, которые представляют интерес для практического применения в различных областях. На основе первопринципных расчетов изучена сжимаемость металл-органического кристаллогидрата Al(OH)(O₂C–C₁₀H₆–CO₂)·H₂O (MIL-69). Расчет был выполнен в рамках теории функционала плотности с использованием метода псевдопотенциала и базиса плоских волн. Для учета ван-дер-ваальсовых сил в кристалле MIL-69 использовалась вычислительная схема DFT-D3(BJ). Вычисленные значения параметров решетки данного кристалла демонстрируют хорошее согласие с имеющимися экспериментальными данными. Для этого каркасного кристалла вычислены зависимости структурных параметров от давления, полный набор упругих постоянных, а также зависимости линейной сжимаемости от направления. Установлено, что под действием давления поведение параметров a и c кристалла MIL-69 является схожим. Параметр решетки b под действием давления уменьшается значительно сильнее. Полученный полный набор упругих постоянных позволил сделать вывод о механической устойчивости кристалла MIL-69. Обнаружена отрицательная линейная сжимаемость MIL-69 и показана её взаимосвязь с особенностями атомной структуры MIL-69 и их барическими изменениями. На основании значений упругих постоянных были вычислены базовые механические характеристики данного кристалла. Модуль Юнга, модуль сдвига и коэффициент Пуассона в аппроксимации Фойгта-Реусса-Хилла составляют 40,99 ГПа, 15,88 ГПа и 0,29, соответственно. Установлено, что модули объемного сжатия монокристалла и поликристалла MIL-69 существенно различны. Модуль сдвига почти в два раза меньше модуля сжатия.