Новые кристаллы на основе 2-метилбензимидазола: MBI-фосфит (C₁₆H₂₄N₄O₇P₂, P2₁/c), MBI-фосфат-1 (C₁₆H₂₄N₄O₉P₂, P₁) и MBI-фосфат-2 (C₈H₁₆N₂O₉P₂, P₁), получены методом медленного испарения из смеси спиртового раствора кристаллов MBI и водного раствора фосфористой или фосфорной кислоты (Рис.1a,d). Химический состав и кристаллические структуры определены с помощью элементного анализа, монокристального рентгеноструктурного анализа (XRD) и XRD порошков. В кристаллических решетках этих веществ катионы (MBI + H)⁺, анионы H₂PO₃^— или H2PO4? и молекулы воды, связанные 2D- или 3D-сетью водородных связей, образуют слоистые структуры (Рис.1b,е). Рамановские спектры новых кристаллов подтверждают результаты рентгеноструктурного анализа (Рис.1g).

Диэлектрические измерения MBI-фосфита и MBI-фосфата-2 показали, что повышение температуры кристаллов приводит к увеличению проводимости на несколько порядков (Рис.1c) и появлению низкочастотной дисперсии вещественной и мнимой частей диэлектрической проницаемости, что характерно для протонных супериоников и представляет интерес для водородной энергетики. Увеличение проводимости связано с термоактивацией дефектов, концентрация которых зависит от температуры и времени отжига. При низких температурах MBI-фосфат-2 проявляет свойства, аналогичные квантовым параэлектрикам (Рис.1f). Предполагается существование полярной моды, частота которой может стабилизироваться квантовыми флуктуациями.

Публикации

1. E.V. Balashova, F.B. Svinarev, A.A. Zolotarev, A.A. Levin, P.N. Brunkov, V.Y. Davydov, A.N. Smirnov, A.V. Redkov, G.A. Pankova, B.B. Krichevtsov., Crystals, v.9, 11, ArtNo: #573 (2019)