पेरोव्स्काइट

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This article is about खनिज. For सिंथेटिक यौगिक, see पर्कोव्साइट (संरचना).
Perovskite
Perovskite-155026.jpg
Crystals of perovskite on matrix
Size: 2.3 cm × 2.1 cm × 2.0 cm (0.9 in × 0.8 in × 0.8 in)
सामान्य
श्रेणीOxide minerals
Formula
(repeating unit)		CaTiO3
आईएमए प्रतीकPrv[1]
स्ट्रुन्ज़ वर्गीकरण4.CC.30
क्रिस्टल सिस्टमOrthorhombic
क्रिस्टल क्लासDipyramidal (mmm)
H-M symbol: (2/m 2/m 2/m)
अंतरिक्ष समूहPbnm
Identification
सूत्र द्रव्यमान135.96 g/mol
ColorBlack, reddish brown, pale yellow, yellowish orange
क्रिस्टल की आदतPseudo cubic – crystals show a cubic outline
ट्विनिंगcomplex penetration twins
क्लीवेज[100] good, [010] good, [001] good
फ्रैक्चरConchoidal
Mohs scale hardness5.0–5.5
LusterAdamantine to metallic; may be dull
स्ट्रीकgrayish white
डायफेनिटीTransparent to opaque
विशिष्ट गुरुत्व3.98–4.26
ऑप्टिकल गुणBiaxial (+)
अपवर्तक सूचकांकnα = 2.3, nβ = 2.34, nγ = 2.38
अन्य विशेषताएँnon-radioactive, non-magnetic
संदर्भ[2][3][4][5]

पेरोव्स्काइट (उच्चारण: /pəˈrɒvskaɪt/) एक कैल्शियम टाइटेनियम ऑक्साइड खनिज है जो कैल्शियम टाइटेनेट (रासायनिक सूत्र CaTiO3) समाविष्ट होता है। इसका नाम उस संरचना के रूप में भी प्रयोग होता है जिसके पास CaTiO3 (XIIA2+VIB4+X2−3), के रूप में एक ही प्रकार की क्रिस्टल संरचना होती है, जिसे पेरोसाइट (संरचना) के नाम से जाना जाता है।[6] इस संरचना में कई विभिन्न कैटाइंस एंबेड हो सकते हैं, जिससे विविध इंजीनियर्ड सामग्री का विकास संभव होता है।[7]


प्राचीन कथा

1839 में गुस्ताव गुलाब द्वारा रूस के यूराल पर्वत में खनिज की अविष्कार की गई थी और इसका नाम रूसी खनिज विज्ञानी लेव पेरोव्स्की (1792-1856) के नाम पर रखा गया है।[3]पेरोव्स्काइट की उल्लेखनीय क्रिस्टल संरचना को पहली बार 1926 में सहिष्णुता कारकों पर अपने काम में विक्टर गोल्डश्मिड्ट द्वारा वर्णित किया गया था।[8] क्रिस्टल संरचना को बाद में 1945 में हेलेन डिक मेगाव द्वारा बेरियम टाइटेनेट पर एक्स-रे विवर्तन डेटा से प्रकाशित किया गया था।[9]


घटना

पृथ्वी के मेंटल (भूविज्ञान) में पाया गया, स्फतीय के साथ पैराजेनेसिस में अस्थिरता के कारण, खिबिनी पर्वत पर पेरोव्स्काइट की घटना सिलिका अंडर-संतृप्त अल्ट्रामैफिक चट्टानों और फिडोलाइट्स तक सीमित है। पेरोव्स्काइट चट्टान बनाने वाले सिलिकेट्स के बीच इंटरस्टिस को भरने वाले सबहेड्रल क्रिस्टल के लिए छोटे यूहेड्रल और एनाहेड्रल के रूप में होता है।[10]

पेरोव्स्काइट संपर्क कायांतरण में पाया जाता है संपर्क (थर्मल) कायांतरण कार्बोनेट चट्टान ठीकरा मैग्नेट कोव आग्नेय परिसर, अर्कांसस में, माउंट वेसुवियस से निकाले गए चूना पत्थर के परिवर्तित ब्लॉकों में, क्लोराइट समूह में और यूराल और स्विट्ज़रलैंड में तालक एक प्रकार की शीस्ट में,[11] और क्षारीय और माफिक आग्नेय चट्टान में एक सहायक खनिज के रूप में, नेफलाइन साइनाइट, मेलिलिटाइट, किंबरलाईट और दुर्लभ कार्बोनाइट। कुछ चोंड्राइट में पाए जाने वाले सीए-अल-समृद्ध समावेशन में पेरोव्स्काइट एक सामान्य खनिज है।[4]

आग्नेय चट्टानों में पेरोसाइट की स्थिरता स्फीन के साथ इसके प्रतिक्रिया संबंध द्वारा सीमित है। ज्वालामुखीय चट्टानों में पेरोव्स्काइट और स्फीन एक साथ नहीं पाए जाते हैं, कैमरून से एक एकमात्र अपवाद है।[12]

रासायनिक सूत्र के साथ एक दुर्लभ-पृथ्वी-असर वाली विविधता (Ca,Ce,Na)(Ti,Fe)O3 कोला प्रायद्वीप में और अल्नो, स्वीडन के पास क्षार घुसपैठ करने वाली चट्टानों में पाया जाता है। जर्मनी में कैसरस्टुहल (बाडेन-वुर्टेमबर्ग) के शेलिंगन के पास कार्बोनाइट में एक नाइओबियम-असर वाली किस्म डिसानालाइट होती है।[11][13]


तारों और भूरे बौनों में

तारों और भूरे रंग के बौनों में पेरोसाइट अनाज का निर्माण प्रकाशमंडल में टाइटेनियम (II) ऑक्साइड की कमी के लिए जिम्मेदार है। कम तापमान वाले सितारों के विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में TiO के प्रमुख बैंड होते हैं; क्योंकि इससे भी कम द्रव्यमान वाले तारों और भूरे बौनों के लिए तापमान कम हो जाता है, CaTiO3 रूपों और 2000 केल्विन TiO से नीचे के तापमान पर ज्ञानी नहीं है। TiO की उपस्थिति का उपयोग ठंडे M बौने तारे|M-बौने तारे और ठंडे L बौने|L-बौने के बीच संक्रमण को परिभाषित करने के लिए किया जाता है।[14][15]


भौतिक गुण

पर्कोव्साइट CaTiO की क्रिस्टल संरचना3; लाल=ऑक्सीजन, ग्रे=टाइटेनियम, नीला=कैल्शियम

नामस्रोत पेरोव्स्काइट CaTiO3 Pbnm अंतरिक्ष समूह (संख्या 62) में जाली स्थिरांक a = 5.39 आंगस्ट्रॉम |Å, b = 5.45 Å और c = 7.65 Å के साथ क्रिस्टलीकृत होता है।[16]

पेरोव्स्काइट्स में सामान्य सूत्र के साथ लगभग घन संरचना होती है ABO
3. इस संरचना में ए-साइट आयन, जाली के केंद्र में, सामान्यतः एक क्षारीय पृथ्वी या दुर्लभ-पृथ्वी तत्व होता है। जाली के कोनों पर बी-साइट आयन, क्वांटम संख्या अजीमुथल क्वांटम संख्या|3D, 4D, और 5D संक्रमण धातु तत्व हैं। ए-साइट के धनायन, आयनों के साथ 12-गुना समन्वय में हैं, जबकि बी-साइट के धनायन 6-गुना समन्वय में हैं। यदि गोल्डस्चिमिट गोल्डश्मिड्ट सहिष्णुता कारक टी 0.75 से 1.0 की सीमा में है, तो बड़ी संख्या में धात्विक तत्व पेरोसाइट संरचना में स्थिर हैं।[17]

जहां आरA, आरB और आरO क्रमशः ए और बी साइट तत्वों और ऑक्सीजन की आयनिक त्रिज्या हैं। पेरोव्स्काइट्स की स्थिरता को सहिष्णुता और ऑक्टाहेड्रल कारकों के साथ चित्रित किया जा सकता है। जब शर्तें पूरी नहीं होती हैं, तो एज-शेयरिंग या फेस-शेयरिंग ऑक्टाहेड्रा या लोअर बी-साइट समन्वय के लिए एक स्तरित ज्यामिति को प्राथमिकता दी जाती है। ये अच्छी संरचनात्मक सीमाएँ हैं, लेकिन अनुभवजन्य भविष्यवाणी नहीं हैं।[18] पेरोव्स्काइट्स में धातु की चमक (खनिज), रंगहीन स्ट्रीक (खनिज) और घन जैसी संरचना के साथ-साथ अपूर्ण विखंडन (क्रिस्टल) और भंगुर तप के लिए उप-धातु है। रंगों में काला, भूरा, ग्रे, नारंगी से पीला सम्मलित है। पेरोव्स्काइट क्रिस्टल घन क्रिस्टल के रूप में दिखाई दे सकते हैं, लेकिन अधिकांशतः स्यूडोक्यूबिक होते हैं और वास्तव में ओर्थोरोम्बिक सिस्टम में क्रिस्टलीकृत होते हैं, जैसा कि सहमत है CaTiO
3 (स्ट्रोंटियम टाइटेनेट, ए-साइट में बड़े स्ट्रोंटियम केशन के साथ, क्यूबिक है)। सीसे का कच्ची धात के लिए पेरोसाइट क्रिस्टल को गलत किया गया है; यद्यपि, गैलिना में एक उत्तम धात्विक चमक, अधिक घनत्व, सही दरार और सच्ची घन समरूपता है।[19]


पेरोव्स्काइट डेरिवेटिव्स

डबल पेरोव्स्काइट्स

एक डबल पर्कोव्साइट का एक सूत्र है A′A″B′B″O
6 और आधी B साइटों को B′ से बदल देता है, जहाँ A क्षारीय या दुर्लभ पृथ्वी धातुएँ हैं और B संक्रमण धातुएँ हैं। धनायन व्यवस्था आवेश, समन्वय ज्यामिति और A धनायन और B धनायन त्रिज्या के बीच के अनुपात के आधार पर भिन्न होगी। बी और बी' कटियन अलग-अलग ऑर्डरिंग योजनाओं की ओर ले जाते हैं। ये आदेश देने वाली योजनाएँ सेंधा नमक, स्तंभ और स्तरित संरचनाएँ हैं।[20] सेंधा नमक बी और बी 'पॉलीहेड्रा का एक वैकल्पिक, त्रि-आयामी चेकरबोर्ड है। इलेक्ट्रोस्टैटिक दृष्टिकोण से यह संरचना सबसे आम है, क्योंकि बी साइटों में अलग-अलग वैलेंस स्टेट्स होंगे। स्तंभकार व्यवस्था को [111] दिशा से देखे जाने वाले बी-केशन पॉलीहेड्रल की शीट के रूप में देखा जा सकता है। स्तरित संरचनाओं को बी' और बी पॉलीहेड्रा की शीट के रूप में देखा जाता है।

निचला आयामी पेरोव्स्काइट्स

3D पर्कोसाइट्स तब बनते हैं जब ए साइट में एक छोटा सा कटियन होता है इसलिए BX6 ऑक्टाहेड्रा को साझा किया जा सकता है। 2D पर्कोव्साइट तब बनते हैं जब ए-साइट केशन बड़ा होता है इसलिए ऑक्टाहेड्रा शीट बनती हैं। 1डी पर्कोव्साइट्स में, ऑक्टाहेड्रा की एक श्रृंखला बनती है[21] जबकि 0D पेरोव्स्काइट्स में, अलग-अलग ऑक्टाहेड्रा एक दूसरे से अलग होते हैं। 1D और 0D पेरोसाइट्स दोनों ही क्वांटम कारावास की ओर ले जाते हैं[22] और सीसा रहित पेरोसाइट सौर सेल सामग्री के लिए जांच की जाती है।[23]



यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Warr, L.N. (2021). "IMA–CNMNC approved mineral symbols". Mineralogical Magazine. 85 (3): 291–320. Bibcode:2021MinM...85..291W. doi:10.1180/mgm.2021.43. S2CID 235729616.
  2. ↑ "Prehnit (Prehnite)". Mineralienatlas.de.
  3. ↑ 3.0 3.1 "Perovskite". Webmineral.
  4. ↑ 4.0 4.1 Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C. (eds.). "Perovskite" (PDF). Handbook of Mineralogy. Chantilly, VA: Mineralogical Society of America.
  5. ↑ Inoue, Naoki; Zou, Yanhui (2006). "Physical properties of perovskite-type lithium ionic conductor" (PDF). In Sakuma, Takashi; Takahashi, Haruyuki (eds.). Physics of Solid State Ionics. pp. 247–269. ISBN 978-81-308-0070-7.
  6. ↑ Wenk, Hans-Rudolf; Bulakh, Andrei (2004). Minerals: Their Constitution and Origin. New York: Cambridge University Press. p. 413. ISBN 978-0-521-52958-7.
  7. ↑ Szuromi, Phillip; Grocholski, Brent (2017). "प्राकृतिक और इंजीनियर पेरोसाइट्स". Science. 358 (6364): 732–733. Bibcode:2017Sci...358..732S. doi:10.1126/science.358.6364.732. PMID 29123058.
  8. ↑ Golschmidt, V. M. (1926). "क्रिस्टलोकेमिस्ट्री के नियम". Die Naturwissenschaften. 14 (21): 477–485. Bibcode:1926NW.....14..477G. doi:10.1007/BF01507527. S2CID 33792511.
  9. ↑ Megaw, Helen (1945). "बेरियम टाइटेनेट की क्रिस्टल संरचना". Nature. 155 (3938): 484–485. Bibcode:1945Natur.155..484.. doi:10.1038/155484b0. S2CID 4096136.
  10. ↑ Chakhmouradian, Anton R.; Mitchell, Roger H. (1998). "खिबिना कॉम्प्लेक्स, कोला प्रायद्वीप, रूस से पेरोसाइट-समूह खनिजों की संरचनागत भिन्नता" (PDF). The Canadian Mineralogist. 36: 953–969.
  11. ↑ 11.0 11.1 Palache, Charles, Harry Berman and Clifford Frondel, 1944, Dana's System of Mineralogy Vol. 1, Wiley, 7th ed. p. 733
  12. ↑ Veksler, I. V.; Teptelev, M. P. (1990). "क्षारीय मैग्मास में पेरोसाइट-प्रकार के खनिजों के क्रिस्टलीकरण और एकाग्रता के लिए शर्तें". Lithos. 26 (1): 177–189. Bibcode:1990Litho..26..177V. doi:10.1016/0024-4937(90)90047-5.
  13. ↑ Deer, William Alexander; Howie, Robert Andrew; Zussman, J. (1992). चट्टान बनाने वाले खनिजों का परिचय. Longman Scientific Technical. ISBN 978-0-582-30094-1.
  14. ↑ Allard, France; Hauschildt, Peter H.; Alexander, David R.; Tamanai, Akemi; Schweitzer, Andreas (July 2001). "भूरे बौने मॉडल वायुमंडल में धूल के सीमित प्रभाव". Astrophysical Journal (in English). 556 (1): 357–372. arXiv:astro-ph/0104256. Bibcode:2001ApJ...556..357A. doi:10.1086/321547. ISSN 0004-637X. S2CID 14944231.
  15. ↑ Kirkpatrick, J. Davy; Allard, France; Bida, Tom; Zuckerman, Ben; Becklin, E. E.; Chabrier, Gilles; Baraffe, Isabelle (July 1999). "An Improved Optical Spectrum and New Model FITS of the Likely Brown Dwarf GD 165B". Astrophysical Journal (in English). 519 (2): 834–843. Bibcode:1999ApJ...519..834K. doi:10.1086/307380. ISSN 0004-637X.
  16. ↑ Buttner, R. H.; Maslen, E. N. (1992-10-01). "Electron difference density and structural parameters in CaTiO3". Acta Crystallographica Section B: Structural Science (in English). 48 (5): 644–649. doi:10.1107/S0108768192004592. ISSN 0108-7681.
  17. ↑ Peña, M. A.; Fierro, J. L. (2001). "Chemical structures and performance of perovskite oxides" (PDF). Chemical Reviews. 101 (7): 1981–2017. doi:10.1021/cr980129f. PMID 11710238.[permanent dead link]
  18. ↑ Filip, Marina; Giustino, Feliciano (2018). "Perovskites का ज्यामितीय खाका". Proceedings of the National Academy of Sciences. 115 (21): 5397–5402. arXiv:1805.08250. Bibcode:2018PNAS..115.5397F. doi:10.1073/pnas.1719179115. PMC 6003477. PMID 29735683.
  19. ↑ Luxová, Jana; Šulcová, Petra; Trojan, M. (2008). "पेरोसाइट का अध्ययन" (PDF). Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 93 (3): 823–827. doi:10.1007/s10973-008-9329-z. S2CID 97682597.
  20. ↑ Saha-Dasgupta, Tanusri (2001). "Double perovskites with 3d and 4d/5d transition metals: compounds with promises". Materials Research Express. 101 (7): 1981–2017. doi:10.1088/2053-1591/ab6293. S2CID 214470882.
  21. ↑ Trifiletti, Vanira (2021). "Quasi-Zero dimensional Halide Perovskite Derivatives: Synthesis, Status, and Opportunity". Frontiers in Electronics. 2. doi:10.3389/felec.2021.758603.
  22. ↑ Zhang, Zhipeng (2021). "Metal Halide Perovskite/2D Material Heterostructures: Syntheses and Applications". Materials Research Express. 5 (4): e2000937. doi:10.1002/smtd.202000937. PMID 34927847. S2CID 234172920.
  23. ↑ Gao, Yuting (2021). "Lead-free halide perovskites: a review of the structure–property relationship and applications in light emitting devices and radiation detectors". Journal of Materials Chemistry A. 9 (20): 11931–11943. doi:10.1039/d1ta01737c. S2CID 236391984.


बाहरी संबंध

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