Orbitale als Ausgangspunkt der Chemischen Bindung in Ge−Sb−Te‐Phasenwechselmaterialien. (2nd February 2022)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Hempelmann, Jan; Müller, Peter C.; Ertural, Christina; Dronskowski, Richard
• Is Part Of: Angewandte Chemie. Volume 134:Number 17(2022)
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• Publication Date: 2022-02-02
• Subjects: Mehrzentrenbindung -- Metavalente Bindung -- Phasenwechselmaterialien -- Wellenfunktionsanalyse; Chemistry -- Periodicals; 540
• DOI: 10.1002/ange.202115778
• Languages: English
• ISSNs: 0044-8249

Abstract

Abstract: Schichtartige Phasenwechselmaterialien des Typs Ge−Sb−Te werden industriell zur Datenspeicherung verwendet und sind auch heute noch Gegenstand intensiver Forschung, um den quantenchemischen Ursprung ihrer Eigenschaften zu verstehen. Zur Analyse der zugrundeliegenden periodischen Wellenfunktion untersuchen wir die wechselwirkenden Atomorbitale einschließlich ihrer Phaseninformation mit Hilfe des Kristallorbitalbindungsindex und der Fragmentkristallorbitalanalyse. In voller Übereinstimmung mit Ergebnissen aus langreichweitigen projizierten Kraftkonstanten untermauern wir die besondere Rolle von Mehrzentrenbindungen entlang geradliniger atomarer Anordnungen. Ebendiese Mehrzentrenbindung ähnelt der bekannten Dreizentren‐Vierelektronenbindung in Molekülen, hat aber im festen Zustand weitreichende Auswirkungen für die üblicherweise als "metavalent" bezeichneten Materialeigenschaften und verdeutlicht die Zusammenhänge. Es liegt nahe, daß diese Mehrzentrenbindung die Ursache für das erstaunliche Bindungsbruch‐ und Phasenwechselverhalten sowie für die zu kleinen "van‐der‐Waals"‐Lücken zwischen den einzelnen Schichten ist. Abstract : Die Wellenfunktionsanalyse von Phasenwechselmaterialien hinsichtlich wechselwirkender Atomorbitale belegt die entscheidende Rolle elektronenreicher Mehrzentrenwechselwirkungen, die zwar dem molekularen Fall ähneln, sich aber dennoch von ihm unterscheiden. Die ungewöhnlichen Eigenschaften dieser Phasen, wie z. B. zögerlicher Bindungsbruch und andere strukturelle Besonderheiten, sind eine natürliche Folge der elektronenreichen Mehrzentrenbindung in kondensierter Materie.