Фазы Лавеса — самый многочисленный класс интерметаллических соединений . Подавляющее большинство двойных фаз Лавеса имеют стехиометрический состав AB ₂ , хотя имеются малочисленные исключения из этого правила.

Фазы Лавеса получили своё название в честь немецкого кристаллохимика Фрица Лавеса ( нем. Fritz Laves ), опубликовавшего вместе с Х. Витте ( нем. H. Witte ) в 1936 году большую работу, посвящённую кристаллической структуре и условиям образования ряда двойных соединений на основе магния .

В настоящее время известно множество тройных интерметаллидов со структурой фаз Лавеса. Фазы Лавеса относятся к семейству . Из-за зависимости их кристаллической структуры от электронной структуры их также часто причисляют к .

Структура фаз Лавеса

Фазы Лавеса образуются атомами двух сортов A и B, причём атом сорта A всегда имеет бо́льший атомный радиус ( R ), чем атом сорта B, причём существует идеальное соотношение радиусов компонентов R _A : R _B = 1,225. К фазам Лавеса относятся соединения, кристаллизующиеся в несколько родственных структурных типов , из которых наиболее многочисленными являются три нижеследующих:

• гексагональный тип (C14 в обозначениях Strukturbericht ), пространственная группа P6 ₃ /mmc , 12 атомов в элементарной ячейке ;
• кубический тип (C15 в обозначениях Strukturbericht ), пространственная группа Fd3m , 24 атома в элементарной ячейке;
• гексагональный тип (C36 в обозначениях Strukturbericht ), пространственная группа P6 ₃ /mmc , 24 атома в элементарной ячейке.

Все эти структуры имеют схожее расположение атомов, которое проявляется в идентичных ( многогранник , образованный атомами одного сорта вокруг атомов другого). Так, во всех фазах Лавеса координационный полиэдр вокруг атома сорта A представляет собой так называемый Лавесовский полиэдр (см. рисунок), имеющий форму усечённого тетраэдра . Сами же атомы сорта A располагаются в алмазоподобной подрешётке.

Все фазы Лавеса являются политипами , то есть имеют разный порядок укладки одинаковых структурных единиц, в качестве которой в данном случае выступает многослойный «сэндвич». Например:

• кубическая фаза Лавеса MgCu ₂ представляет собой трёхслойную укладку элементарных структурных единиц в порядке … ABC ABC…,
• фаза MgZn ₂ является двухслойной … AB AB…,
• фаза MgNi ₂ — четырёхслойной … ABAC ABAC…

Поскольку возможны и другие последовательности укладки слоёв, то семейство фаз Лавеса является более многочисленным. Всего же к фазам Лавеса относится не менее 1000 различных интерметаллических соединений.

Применение

Фазы Лавеса являются очень твердыми и хрупкими соединениями. Благодаря особенностям своей кристаллической структуры они способны «вмещать» в решётке атомы водорода : на одну формульную единицу может приходится до четырёх атомов водорода. Поэтому фазы Лавеса могут использоваться в качестве накопителей водорода в водородной энергетике .

Источники

• У. Пирсон. Кристаллохимия и физика металлов и сплавов = The Crystal Chemistry and Physics of Metals and Alloys. — М. : Мир, 1977. — Т. 2. — С. 308—314. — 472 с.