ثنائي سيلينيد البلاتين

ثنائي سيلينيد البلاتين هو ثنائي كالكوجينيد فلز انتقالي صيغته الكيميائية PtSe₂ _. وهو مادة ذات بنية طبقية يمكن تقسيمها إلى طبقات يصل سمكها إلى ثلاث ذرات. ويمكن أن يتصرف PtSe₂ _كشبه فلز أو كشبه موصل تبعًا لسمك الطبقة.

كان مينوزي أول من أبلغ عن تخليق ثنائي سيلينيد البلاتين من العناصر في عام 1909. ^{[ 3 ]}

يمكن تكوين ثنائي سيلينيد البلاتين عن طريق تسخين رقائق رقيقة من البلاتين في بخار السيلينيوم عند 400  درجة مئوية. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

يشكل سطح البلاتين 111 المعرض لبخار السيلينيوم عند درجة حرارة 270 ^درجة  مئوية طبقة أحادية من PtSe _2. [ ^{6 ]}

بالإضافة إلى طرق السيلنة هذه، يمكن صنع PtSe _{2 عن طريق الترسيب في محلول مائي من Pt(IV) المعالج} بسيلينيد الهيدروجين ، أو عن طريق تسخين رباعي كلوريد البلاتين مع السيلينيوم العنصري. ^{[ 3 ]}

يوجد ثنائي سيلينيد البلاتين بشكل طبيعي على هيئة معدن السودوفيكوفيت . وقد سُمّي نسبةً إلى عالم الصخور الروسي، ن. ج. سودوفيكوف، الذي عاش بين عامي 1903 و1966. تتراوح صلابة هذا المعدن بين 2 و 2.5 درجة . عُثر على السودوفيكوفيت في منجم سريدنيايا بادما ، ضمن رواسب اليورانيوم والفاناديوم في فيليكايا غوبا، في شبه جزيرة زاونيجيه ، بجمهورية كاريليا ، روسيا. ^{[ 7 ]}

يشكّل ثنائي سيلينيد البلاتين بلورات ذات بنية يوديد الكادميوم ، أي أنه يتكون من طبقات. تحتوي كل طبقة أحادية على قاعدة مركزية من ذرات البلاتين، تعلوها طبقة من ذرات السيلينيوم من الأعلى والأسفل. تُعرف هذه البنية أيضًا باسم "1T" ولها بنية ثلاثية. ترتبط الطبقات ببعضها بروابط ضعيفة، ويمكن فصلها إلى طبقات ثنائية أو أحادية. ^{[ 8 ]}

تكون المادة في حالتها الصلبة شبه فلزية، ولكن عند اختزالها إلى طبقات قليلة تصبح شبه موصلة. ^{[ 8 ] [ 9 ]} تبلغ موصلية المادة الصلبة 620,000 سيمنز/متر. ^{[ 10 ]}

يُظهر طيف XPS ذروة عند 72.3  إلكترون فولت من نواة Pt 4f، كما يحتوي على ذروات من Pt 5p _3/2 ^{[ 8 ]} وSe 3d _3/2 و3d _5/2 عند 55.19 و54.39  إلكترون فولت. ^{[ 6 ]}

تُصنَّف اهتزازات الفونون وفقًا للأنماط النشطة في الأشعة تحت الحمراء: A _2u (اهتزاز السيلينيوم خارج المستوى في الاتجاه المعاكس للبلاتين)، وE _u (اهتزاز داخل الطبقة، السيلينيوم في الاتجاه المعاكس للبلاتين)، وA _1g (تحرك ذرات السيلينيوم العلوية والسفلية خارج المستوى في اتجاهين متعاكسين، 205 ^سم⁻¹  ) ، وE _g (داخل المستوى، تحرك ذرات السيلينيوم العلوية والسفلية في اتجاهين متعاكسين، 175 ^{سم⁻¹ )} . في طيف رامان ، يقلّ مستوى A _1g عند قياس الانبعاثات المحفزة المستقطبة عموديًا على الأشعة الواردة. وينزاح نمط E _g نحو الأحمر عند زيادة عدد الطبقات (166 سم⁻¹ للطبقة الثنائية و155 سم⁻¹ للمادة الصلبة). لا يتغير انبعاث A _{1g إلا} ^بشكل طفيف بتغير السماكة. ^{[ 8 ]}   

تُحسب فجوة النطاق لتكون 1.2  إلكترون فولت للطبقات الأحادية، و0.21  إلكترون فولت للطبقات الثنائية. أما في حالة الطبقات الثلاثية أو الأكثر سمكًا، فتفقد المادة فجوة النطاق وتصبح شبه فلزية. ^{[ 6 ]}

يمكن أن تتغير موصلية PtSe₂ في وجود غازات معينة، مثل ثاني أكسيد النيتروجين . في غضون ثوانٍ قليلة، يمتص ثاني أكسيد النيتروجين _على سطح مادة PtSe₂ _{، مما} يقلل المقاومة. وعند غياب الغاز، تعود المقاومة إلى قيمتها العالية في غضون دقيقة تقريبًا. ^{[ 4 ]}

معامل سيبك لـ PtSe ₂ هو 40  ميكروفولت/كلفن. ^{[ 11 ]}

على الرغم من أن ثنائي سيلينيد البلاتين النقي غير مغناطيسي، فقد تم التنبؤ بأن وجود فراغات البلاتين والإجهاد يؤدي إلى توليد المغناطيسية. ^{[ 12 ]} وقد أظهرت دراسات النقل المغناطيسي اللاحقة ^{[ 13 ]} _{بالفعل أن PtSe₂} المعيب يُظهر خصائص مغناطيسية. وبسبب تفاعل RKKY بين فراغات البلاتين المغناطيسية، ينتج عن ذلك سلوك مغناطيسي حديدي أو مضاد للمغناطيسية الحديدية يعتمد على الطبقة.

تُظهر طبقات أحادية من ثنائي سيلينيد البلاتين بنية مغزلية حلزونية، وهو أمر غير متوقع في المواد المتناظرة مركزياً كهذه. قد تُعزى هذه الخاصية إلى تأثير راشبا الناتج عن ثنائي قطب موضعي . وهذا يعني أن PtSe₂ _مادة واعدة في مجال الإلكترونيات المغزلية . ^{[ 14 ]}

يمكن للماء أن يمتص فيزيائياً على سطح ثنائي سيلينيد البلاتين بطاقة قدرها -0.19  إلكترون فولت، وكذلك الأكسجين بطاقة قدرها -0.13  إلكترون فولت. لا يتفاعل الماء والأكسجين في درجة حرارة الغرفة، لأن ذلك يتطلب طاقة كبيرة لتفكيك الجزيئات. ^{[ 10 ]}

يتميز ثنائي سيلينيد البلاديوم ببنية بيريت معدلة مختلفة . أما ثنائي تيلوريد البلاديوم فيمتلك بنية مشابهة لثنائي سيلينيد البلاتين. ^{[ 15 ]} يُعد ثنائي كبريتيد البلاتين شبه موصل، بينما ثنائي تيلوريد البلاتين معدن.

توجد أيضًا مواد أكثر تعقيدًا تحتوي على البلاتين والسيلينيوم، بما في ذلك الكالكوجينيدات الرباعية Rb ₂ Pt ₃ USe ₆ و Cs ₂ Pt ₃ USe ₆ ^{[ 16 ].}

Jacutingaite هو سيلينيد بلاتيني ثلاثي HgPtSe ₃ . ^{[ 17 ]}

يمكن استخدام ثنائي سيلينيد البلاتين في كاشفات ضوئية واسعة النطاق تصل إلى منطقة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIR) مع ثبات في الظروف المحيطة. ^{[ 18 ]} كما يمكن استخدامه كمحفز، ويمكن دمجه في ترانزستورات تأثير المجال . ^{[ 10 ]}

عند دمجه مع الجرافين، يمكن أن يعمل كمحفز ضوئي، محولاً الماء والأكسجين إلى جذور الهيدروكسيل النشطة وفوق الأكسيد. يحدث هذا التفاعل عندما تُنتج الفوتونات فجوات وإلكترونات. تعمل الفجوات على معادلة الهيدروكسيد لتكوين الهيدروكسيل، بينما ترتبط الإلكترونات بالأكسجين لتكوين فوق الأكسيد. تستطيع هذه الأنواع النشطة تحويل المواد العضوية إلى معادن.