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BaCu2SiS4: A New Member of the AIIBI2MIVQ4 Chalcogenide Family with a Chiral Crystal Structure
Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie ( IF 1.1 ) Pub Date : 2023-09-08 , DOI: 10.1002/zaac.202300147 Arka Sarkar 1 , Gayatri Viswanathan 1 , Kui Wu 2 , Gordon J Miller 1 , Kirill Kovnir 3
Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie ( IF 1.1 ) Pub Date : 2023-09-08 , DOI: 10.1002/zaac.202300147 Arka Sarkar 1 , Gayatri Viswanathan 1 , Kui Wu 2 , Gordon J Miller 1 , Kirill Kovnir 3
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Noncentrosymmetric ternary and quaternary chalcogenides are studied as promising nonlinear optical (NLO) materials in the mid-infrared region. Here, we report the synthesis of a new material BaCu2SiS4 in the AIIBI2MIVQ4 family (A=divalent metal; B=monovalent metal; M=tetrel, Q=chalcogen), and discuss its crystal structure, thermal stability, optical behavior, and electronic structure. BaCu2SiS4 crystallizes in the noncentrosymmetric chiral space group P3221 with lattice parameters a=6.1440(3) Å, c=15.3542(8) Å, V=501.95(6) Å3, Z=3. The structure features helical channels formed by corner-sharing [CuS4] and [SiS4] tetrahedral units. Synthesis was carried out in a molten salt flux, as opposed to a traditional solid-state route from elements, to minimize the formation of a competing ternary phase, Ba2SiS4. BaCu2SiS4 is a semiconductor with an experimentally-determined direct bandgap of ~2.2 eV. The material exhibits second harmonic generation (SHG) activity, confirming the noncentrosymmetric nature of the structure. Analysis of reported AIIBI2MIVQ4 crystal structures pointed out a correlation among potential structure types and the radii of the constituent elements. Total energy calculations were carried out to explore the relative stability of several reported crystal structures in this family of compounds.
中文翻译：
BaCu2SiS4：具有手性晶体结构的 AIIBI2MIVQ4 硫属化物家族的新成员
非中心对称三元和四元硫属化物作为中红外区域有前景的非线性光学（NLO）材料进行了研究。在这里，我们报道了A II B I 2 M IV Q 4族新材料 BaCu 2 SiS 4的合成（A =二价金属；B =一价金属；M =四元素，Q =硫属元素），并讨论了其晶体结构、热稳定性、光学行为和电子结构。BaCu 2 SiS 4结晶于非中心对称手性空间群P 3 2 21 ，晶格参数a =6.1440(3) Å, c =15.3542(8) Å, V =501.95(6) Å 3 , Z =3。该结构的特点是由共享角的[CuS 4 ]和[SiS 4 ]四面体单元形成的螺旋通道。合成是在熔盐熔剂中进行的，而不是传统的元素固态路线，以最大限度地减少竞争性三元相 Ba 2 SiS 4的形成。BaCu 2 SiS 4是一种经实验确定直接带隙约为 2.2 eV 的半导体。该材料表现出二次谐波产生（SHG）活性，证实了结构的非中心对称性质。对已报道的A II B I 2 M IV Q 4晶体结构的分析指出了潜在结构类型与组成元素半径之间的相关性。进行总能量计算是为了探索该化合物家族中几种报道的晶体结构的相对稳定性。
更新日期：2023-09-08
中文翻译：
BaCu2SiS4：具有手性晶体结构的 AIIBI2MIVQ4 硫属化物家族的新成员
非中心对称三元和四元硫属化物作为中红外区域有前景的非线性光学（NLO）材料进行了研究。在这里，我们报道了A II B I 2 M IV Q 4族新材料 BaCu 2 SiS 4的合成（A =二价金属；B =一价金属；M =四元素，Q =硫属元素），并讨论了其晶体结构、热稳定性、光学行为和电子结构。BaCu 2 SiS 4结晶于非中心对称手性空间群P 3 2 21 ，晶格参数a =6.1440(3) Å, c =15.3542(8) Å, V =501.95(6) Å 3 , Z =3。该结构的特点是由共享角的[CuS 4 ]和[SiS 4 ]四面体单元形成的螺旋通道。合成是在熔盐熔剂中进行的，而不是传统的元素固态路线，以最大限度地减少竞争性三元相 Ba 2 SiS 4的形成。BaCu 2 SiS 4是一种经实验确定直接带隙约为 2.2 eV 的半导体。该材料表现出二次谐波产生（SHG）活性，证实了结构的非中心对称性质。对已报道的A II B I 2 M IV Q 4晶体结构的分析指出了潜在结构类型与组成元素半径之间的相关性。进行总能量计算是为了探索该化合物家族中几种报道的晶体结构的相对稳定性。
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