بررسی ویژگی های الکترونی، مکانیکی و اپتیکی n-diamond، یک حالت میانی بین ساختار الماسی و fcc

اخیراً در آزمایشات مختلفی، ساختاری بلوری از عنصر کربن مشاهده شده که با دیگر ساختارهای کربنی، یعنی الماس، گرافیت و فولرین بسیار متفاوت است. این فاز کربنی n-diamond نامیده می شود. اگرچه بسیاری از بازتاب ها در الگوی پراش x آن، مشابه بازتاب ها در الماس است، اما پراش الکترونی این فاز، همچنین شامل بازتاب هایی قوی در (200)، (222) و (420) است که برای الماس ممنوع می باشد. در مورد نوع ساختار بلوری آن اتفاق نظر وجود ندارد. اولین بار، ژارکوف و پالاتنیک پیشنهاد کردند که این فاز یک ساختار fcc از کربن است. کونیاشین نیز در مطالعات خود، این موضوع را تایید و با استفاده از الگوی پراش الکترونی، ثابت شبکه-ای به میزان ? 57/3 برای آن محاسبه نمود. در ادامه پیکارد و همکارانش، برای این فاز کربنی، با استفاده از نظریه تابعی چگالی، ثابت شبکه را برابر با ? 08/3 محاسبه نمودند. موریتا و همکارانش، پایداری این ساختار fcc را بررسی کرده و به این نتیجه رسیدند که این فاز یک ساختار پایدار نبوده و درنتیجه، ساختار بلوری n-diamond نیست. در ادامه، دیگر محققان، ساختارهای مختلفی از جمله ساختاری تتراگونال به نام گلیتر، ساختار رومبوهدرال و... پیشنهاد کردند، اما فرضیه ای دیگر در مورد ساختار n-diamond، احتمال حضور هیدروژن در این ساختار است، با توجه به اینکه که تولید این ترکیب در حضور گازهای هیدروژن و متان صورت گرفته است. به همین دلیل در این مطالعه، در چارچوب نظریه تابعی چگالی و به روش fp-lapw، به بررسی پنج ساختار fcc-chx به نام های h2c (کاپرایت)، ch (سولفید روی مکعبی)، ch (نمک طعام)، 2ch (فلورایت)، 2ch (پیریت با 15/0=u) و 2ch (پیریت با 35/0=u) پرداختیم و ویژگی های ساختاری ، الکترونی، مکانیکی هر یک را بررسی نمودیم، که در نهایت تنها ساختار پایدار از این بین، ساختار 2ch (پیریت با 35/0=u) تعیین گردید. در ادامه، خواص الکترونی و اپتیکی این ترکیب را محاسبه و با نتایج تجربی موجود مقایسه کردیم که تطابق نزدیکی میان این دو حاصل شد. به این ترتیب، محتمل ترین ترکیبی که تاکنون به عنوان ساختار پیشنهادی n-diamond بررسی شده و خواص و ویژگی هایی نزدیک به n-diamond دارد، ساختار 2ch (پیریت با 35/0=u) است.