Детальная характеризация электронной структуры недавно открытого минерала зайковита (Rh3Se4) и предсказание родственных селенидов

В настоящее время известны сотни тысяч кристаллических структур неорганических материалов, однако существует всего 6062 официальных минерала (по состоянию на июль 2024 года), и каждый год открывается около 100 новых минералов [T. A. Olds and C. Emproto, Am. Mineral. 109, 799 (2024)]. Более того, обычно эти новые минералы оказываются имеющими довольно сложную химическую формулу. Минерал зайковит, обнаруженный в 2023 году на Урале [E. V. Belogub, S. N. Britvin, V. V. Shilovskikh, L. A. Pautov, V. A. Kotlyarov, and E. V. Zaykova, Mineral. Mag. 87, 118 (2023)], не только имеет простую формулу Rh3Se4, но и оказывается первым известным природным селенидом родия. Более того, этот минерал содержит два тяжелых элемента, которые, как известно, имеют довольно сильное спин-орбитальное взаимодействие, и поэтому его электронная структура может потенциально демонстрировать как нетривиальную зонную топологию, так и/или спиновое расщепление типа Рашбы при нарушении трансляционной симметрии, то есть на поверхности.
Целью данной работы являлось исследование объёмной и поверхностной электронной структуры зайковита с использованием первопринципных расчетов. Поскольку в состав природных кристаллов зайковита входят примесные атомы платины, палладия и иридия, замещающие атомы родия в небольшом соотношении, то в этой связи было интересно рассмотреть гипотетические новые селениды, в которых все атомы родия замещены другими тяжелыми переходными металлами. Мы показали, что соединения семейства X3Se4 (X = Pt, Pd, Ir) действительно химически и структурно стабильны, и изучили их электронные свойства.

Работа частично выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема FWRW-2022-0001.

Leonid S. Taran, Sergey V. Eremeev, Sergey V. Streltsov, Electronic structure of zaykovite Rh3Se4, prediction, and analysis of physical properties of related materials: Pd3Se4, Ir3Se4, and Pt3Se4, J. Chem. Phys. 161, 134710 (2024)
https://doi.org/10.1063/5.0232257