페로브스카이트

3. 산출

지구 맨틀에서 발견되는 페로브스카이트는 히비니 산괴에서는 규소가 포화되지 않은 초염기성암과 포이돌라이트에 국한되어 존재하는데, 이는 페트로그래피에서 장석과의 불안정성 때문이다. 페로브스카이트는 암석을 구성하는 규산염 사이의 간극을 채우는 작은 불완정형에서 아완정형 결정으로 산출된다.^[10]

페로브스카이트는 미국 아칸소주 마그넷 코브의 접촉 접촉 탄산염 스카른에서, 베수비오산에서 분출된 변질된 석회암 블록에서, 우랄과 스위스의 녹니석과 활석 편암에서,^[11] 그리고 알칼리성 및 염기성 화성암, 네펠린 섬장암, 메릴리타이트, 킴벌라이트 및 드문 탄산염암에서 부성분 광물로 발견된다. 페로브스카이트는 일부 콘드라이트 운석에서 발견되는 Ca-Al 풍부 인클루전에서 흔한 광물이다.^[4]

화성암에서 페로브스카이트의 안정성은 스펜과의 반응 관계에 의해 제한된다. 화산암에서는 페로브스카이트와 스펜이 함께 발견되지 않으며, 유일한 예외는 카메룬의 에틴다이트이다.^[12]

희토류를 함유한 변종인 ''크노파이트''는 콜라 반도와 알뇌(스웨덴) 근처의 알칼리 관입암에서 발견된다. 니오븀을 함유한 변종인 ''디스날라이트''는 독일 카이저슈툴 근처 탄산염암에서 산출된다.^[11][13]

4. 물리적 특성

페로브스카이트는 일반식 를 갖는 거의 정육면체 구조를 지닌다. 이 구조에서 격자 중심에 위치한 A 자리 이온은 일반적으로 알칼리 토류 금속 또는 희토류 원소이다. 격자 모서리에 위치한 B 자리 이온은 3d, 4d, 5d 전이 금속 원소이다. A 자리 양이온은 음이온과 12배위를, B 자리 양이온은 6배위를 한다. 골드슈미트 허용 인자 ''t''가 0.75에서 1.0 사이일 경우 많은 금속 원소가 페로브스카이트 구조에서 안정적이다.^[17]

: $t\; =\; \backslash frac\{R\_\{\backslash rm\; A\}\; +\; R\_\{\backslash rm\; O\}\}\{\backslash sqrt2\; \backslash left(R\_\{\backslash rm\; B\}\; +\; R\_\{\backslash rm\; O\}\backslash right)\},$

여기서 ''R''_A, ''R''_B, ''R''_O는 각각 A 자리 원소, B 자리 원소, 산소의 이온 반지름이다. 페로브스카이트의 안정성은 허용 인자와 팔면체 인자로 특징지을 수 있다. 조건이 충족되지 않으면 모서리 공유 또는 면 공유 팔면체 또는 낮은 B 자리 배위에 대한 층상 기하학이 선호된다. 이들은 좋은 구조적 경계이지만 경험적 예측은 아니다.^[18]

페로브스카이트는 준금속 광택에서 금속 광택을 가지며, 무색의 조흔색을 띠고, 불완전한 쪼개짐과 취성을 가진 정육면체 구조를 지닌다. 색깔은 검정, 갈색, 회색, 주황색에서 노란색까지 다양하다. 페로브스카이트 결정은 정육면체 결정 형태를 갖는 것처럼 보일 수 있지만, 종종 ''가정육면체''이며 실제로는 사방정계에 속한다. 대표적인 페로브스카이트 광물인 가 그러하며 (A 자리에 더 큰 스트론튬 양이온을 갖는 티탄산스트론튬은 정육면체 구조이다). 페로브스카이트 결정은 갈레나와 혼동될 수 있지만, 갈레나는 더 좋은 금속 광택, 더 큰 밀도, 완전한 쪼개짐, 그리고 진정한 정육면체 대칭을 가진다.^[19]

4. 1. 항성 및 갈색왜성

5. 페로브스카이트 유도체

페로브스카이트 유도체는 기본 페로브스카이트 구조에서 파생된 다양한 형태를 가진다. 이중 페로브스카이트는 A'A"B'B"O6의 화학식을 가지며, B 자리의 절반을 B'로 치환한 구조이다. 여기서 A는 알칼리 금속 또는 희토류 금속이고, B는 전이 금속이다. B와 B' 양이온의 배열은 암염형, 기둥형, 층상 구조와 같이 다양하다.

저차원 페로브스카이트는 A 자리 양이온의 크기에 따라 2차원, 1차원, 0차원 구조를 형성한다. 2차원 구조는 A 자리 양이온이 클 때 팔면체 시트가 형성되는 형태이며, 1차원에서는 팔면체 사슬이, 0차원에서는 개별 팔면체가 서로 분리되어 나타난다.

5. 1. 이중 페로브스카이트

5. 2. 저차원 페로브스카이트

참조

_[1] 논문 IMA–CNMNC approved mineral symbols 2021
_[2] 웹사이트 Prehnit (Prehnite) https://www.minerali[...]
_[3] 웹사이트 Perovskite http://webmineral.co[...]
_[4] 백과사전 Perovskite http://rruff.geo.ari[...] Mineralogical Society of America
_[5] 서적 Physics of Solid State Ionics http://www.trnres.co[...] Research Signpost 2006
_[6] 서적 Minerals: Their Constitution and Origin https://books.google[...] Cambridge University Press 2004
_[7] 논문 Natural and engineered perovskites 2017
_[8] 논문 Die Gesetze der Krystallochemie 1926
_[9] 논문 Crystal Structure of Barium Titanate 1945
_[10] 논문 Compositional variation of perovskite-group minerals from the Khibina Complex, Kola Peninsula, Russia http://rruff.geo.ari[...] 1998
_[11] 서적 Dana's System of Mineralogy Wiley 1944
_[12] 논문 Conditions for crystallization and concentration of perovskite-type minerals in alkaline magmas 1990
_[13] 서적 An introduction to the rock-forming minerals https://books.google[...] Longman Scientific Technical 1992
_[14] 논문 The Limiting Effects of Dust in Brown Dwarf Model Atmospheres 2001-07
_[15] 논문 An Improved Optical Spectrum and New Model FITS of the Likely Brown Dwarf GD 165B 1999-07
_[16] 논문 Electron difference density and structural parameters in CaTiO₃ http://scripts.iucr.[...] 1992-10-01
_[17] 논문 Chemical structures and performance of perovskite oxides http://www.theeestor[...] 2001
_[18] 논문 The Geometric Blueprint of Perovskites 2018
_[19] 논문 Study of Perovskite http://www.akademiai[...] 2008
_[20] 논문 Double perovskites with 3d and 4d/5d transition metals: compounds with promises 2001
_[21] 논문 Quasi-Zero dimensional Halide Perovskite Derivatives: Synthesis, Status, and Opportunity 2021
_[22] 논문 Metal Halide Perovskite/2D Material Heterostructures: Syntheses and Applications 2021
_[23] 논문 Lead-free halide perovskites: a review of the structure–property relationship and applications in light emitting devices and radiation detectors 2021
_[24] 웹사이트 Prehnit (Prehnite) https://www.minerali[...]
_[25] 웹사이트 Perovskite http://webmineral.co[...]
_[26] 백과사전 Perovskite http://rruff.geo.ari[...] Mineralogical Society of America
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