Sich durchdringende polare und unpolare Untergitter in intermetallischen Phasen: die Struktur von NaCd 2

In den 1960er Jahren bestimmte Samson die Strukturen einiger der komplexesten intermetallischen Phasen, darunter NaCd 2 , Mg 2 Al 3 und Cu 3 Cd 4 , die jeweils über 1000 Atome pro Elementarzelle aufweisen. Basierend auf den bemerkenswerten Arbeiten von Samson und Andersson verwenden wir quantenmechanische Rechnungen zur Beschreibung dieser Strukturen. Der formale Aufbau der Struktur auf der Grundlage der elektronischen Verhältnisse beginnt mit der relativ einfachen Mg 17 Al 12 ‐Struktur und setzt sich bis zu Samsons NaCd 2 ‐Struktur fort, wobei die Aufteilung in elektronenreiche und elektronenarme Gitterplätze (bezüglich der durchschnittlichen Elektronenzahl) bei beiden Strukturen das Vorliegen von Fragmenten des MgCu 2 ‐Typs aufdeckt. Die äußeren und inneren Bereiche eines solchen Fragments weisen unterschiedliche Bindungsverhältnisse auf: Der innere Bereich ist eher polar, während die Grenzflächen relativ unpolar sind. Dieser Sachverhalt kann mit der Geometrie der Grenzflächenplätze begründet werden, die zugleich an elektronenreichen wie auch elektronenarmen Gittern beteiligt sind. Die polaren und unpolaren Gitterplätze in NaCd 2 sind durch eine Minimalfläche, die D‐Fläche, voneinander getrennt. Die Argumente, die für eine solche Struktur sprechen, beruhen auf elektronischen Überlegungen. Ein entscheidendes Merkmal besteht darin, dass sich polare und unpolare Bindungstypen gegenseitig durchdringen. Diese Methode lässt sich auch auf andere Strukturen anwenden.