SrSn 3 – eine supraleitende Legierung mit freien Elektronenpaaren

SrSn 3 wurde aus den Elementen in einer verschweißten Niobampulle hergestellt. Die Kristallstruktur wurde aus Röntgen–Einkristalldaten bestimmt: Raumgruppe R3m, a  = 6,940(2) Å, c  = 33,01(1) Å, Z  = 12, Pearsonsymbol hR48. In SrSn 3 liegt eine geordnete Verteilung der Atome auf vier kristallographischen Lagen vor. Die Struktur baut sich aus zwei dicht gepackten Atomschichten (Sn1/Sr1 und Sn2/Sr2) mit je der Zusammensetzung Sr : Sn = 1 : 3 und hexagonaler Symmetrie der Sr‐Atome auf. Die Sn Atome sind in beiden Schichten gegenüber den idealen Positionen versetzt, so daß Sn‐Dreiecke hervortreten, die durch Sr Atome voneinander getrennt sind. Die translationssymmetrische Einheit entlang der c ‐Achse besteht aus insgesamt zwölf Schichten, wobei die Muster der hexagonal und kubisch dichtesten Kugelpackung vertreten sind. Durch die Stapelabfolge der Atomschichten ABABCACABCBC … baut sich die Zinnteilstruktur aus Kettenstücken mit je drei flächenverknüpften Zinnoktaedern auf. Die Oktaederstränge (Flächenverknüpfung über die Sn2‐Atome) verlaufen parallel zur c ‐Achse und sind durch ausschließlich eckenverknüpfte Zinnoktaeder (Sn1‐Atome) untereinander verbunden. Die supraleitende Eigenschaft von SrSn 3 wurde mit Hilfe temperaturabhängiger Suszeptibilitätsmessungen nachgewiesen. LMTO‐Bandstrukturrechnungen belegen die metallische Eigenschaft. Eine Analyse der elektronischen Zustandsdichte mit Hilfe der Elektronenlokalisierungsfunktion (ELF) zeigt, daß freie Elektronenpaare mit der Form eines sp 2 ‐Orbitalhybrids an Sn2‐Atomen und freie Elektronenpaare mit p‐Orbitalcharakter an Sn1‐Atomen auftreten. Die Bedeutung von freien Elektronenpaaren hinsichtlich der beobachteten Supraleitfähigkeit wird diskutiert.