Monóxido de silicio a 1 atm y presiones elevadas: cristalino o amorfo?

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Química computacional es la química computacional.
• Física del estado sólido Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• El monóxido de silicio (SiO) es anómalo debido a su falta de una fase cristalina en condiciones ambientales.
• Los monóxidos del grupo 14 exhiben diferentes estabilidades y comportamientos de desproporcionamiento.

Objetivo del estudio:

• Explorar teóricamente las estructuras ordenadas del estado fundamental y amorfas del SiO a 1 atmósfera.
• Para investigar las fases cristalinas de SiO bajo altas presiones (hasta 200 GPa).
• Para calcular el calor de formación y la desproporción del SiO cristalino.

Principales métodos:

• Cálculos teóricos del estado de tierra y de las estructuras amorfas a 1 atm.
• Exploración de fase de alta presión hasta 200 GPa.
• Cálculos termodinámicos para el calor de formación y la desproporción.

Principales resultados:

• Se identificaron varias estructuras de estado fundamental competitivas para SiO a 1 atm, con enlaces Si-Si y puentes Si-O-Si.
• El modelo de SiO amorfo no mostró segregación en regiones de Si y SiO2.
• Nuevas estructuras cristalinas evolucionaron a altas presiones, incluidas las redes / tiras triangulares de Si y las regiones similares a la stishovita.
• El SiO cristalino tiene el calor de formación más negativo entre los monóxidos del grupo 14.
• La desproporción de SiO a Si y SiO2 es exotérmica, consistente con la tendencia del grupo 14 de monóxido.
• Se encontró que las fases de SiO a alta presión eran metálicas.

Conclusiones:

• El SiO exhibe estructuras complejas a presiones ambientales y altas, desafiando su estado anómalo.
• A pesar de un calor negativo de formación, el SiO es inestable con respecto a la desproporción en Si y SiO2.
• La metalicidad inducida por presión en las fases de SiO es un hallazgo significativo.