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High-pressure reversibility in a plastically flexible coordination polymer crystal

  • Single crystals which exhibit mechanical flexibility are promising materials for advanced technological applications. Before such materials can be used, a detailed understanding of the mechanisms of bending is needed. Using single crystal X-ray diffraction and microfocus Raman spectroscopy, we study in atomic detail the high-pressure response of the plastically flexible coordination polymer [Zn(μ-Cl)2(3,5-dichloropyridine)2]n (1). Contradictory to three-point bending, quasi-hydrostatic compression of (1) is completely reversible, even following compression to over 9 GPa. A structural phase transition is observed at ca. 5 GPa. DFT calculations show this transition to result from the pressure-induced softening of low-frequency vibrations. This phase transition is not observed during three-point-bending. Microfocus synchrotron X-ray diffraction revealed that bending yields significant mosaicity, as opposed to compression. Hence, our studies indicate of overall disparate mechanicalSingle crystals which exhibit mechanical flexibility are promising materials for advanced technological applications. Before such materials can be used, a detailed understanding of the mechanisms of bending is needed. Using single crystal X-ray diffraction and microfocus Raman spectroscopy, we study in atomic detail the high-pressure response of the plastically flexible coordination polymer [Zn(μ-Cl)2(3,5-dichloropyridine)2]n (1). Contradictory to three-point bending, quasi-hydrostatic compression of (1) is completely reversible, even following compression to over 9 GPa. A structural phase transition is observed at ca. 5 GPa. DFT calculations show this transition to result from the pressure-induced softening of low-frequency vibrations. This phase transition is not observed during three-point-bending. Microfocus synchrotron X-ray diffraction revealed that bending yields significant mosaicity, as opposed to compression. Hence, our studies indicate of overall disparate mechanical responses of bulk flexibility and quasi-hydrostatic compression within the same crystal lattice. We suspect this to be a general feature of plastically bendable materials.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:X. Liu, Adam MichalchukORCiD, Biswajit BhattacharyaORCiD, Franziska EmmerlingORCiD, C. Pulham
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Nature Communications
Jahr der Erstveröffentlichung:2021
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.3 Strukturanalytik
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Jahrgang/Band:12
Ausgabe/Heft:1
Erste Seite:3871
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Density functional theory; High pressure; Mechanically flexible crystals
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Materialdesign
DOI:10.1038/s41467-021-24165-x
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-530360
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:29.07.2021
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:29.07.2021
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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