Новый гексаборид марганца: стабильность и механические свойства

Аннотация

С помощью ab initio эволюционных предсказаний кристаллических структур мы обнаружили новую моноклинную фазу гексаборида марганца (MnB₆) с пространственной группой P2/m. Этот новый полиморф энергетически выгоден по сравнению с ранее известной гексагональной структурой Pm2 при давлениях ниже 58 ГПа. Хотя фаза P2/m метастабильна относительно распада на MnB₄ и B, продемонстрировано, что она динамически и механически стабильна при давлении окружающей среды, что подтверждается отсутствием мнимых фононных мод и удовлетворением критериям устойчивости Борна. Расчеты упругих свойств показывают, что MnB₆-P2/m является твердым, хрупким материалом с высокой твердостью по Виккерсу 33 ГПа, что превосходит твердость обычных промышленных керамик, таких как карбид вольфрама и карбид кремния. Модуль объёмной упругости (273 ГПа), модуль сдвига (220 ГПа) и модуль Юнга (519 ГПа) указывают на превосходную устойчивость к упругой деформации. Соединение обладает значительной упругой анизотропией, что подтверждается направленной зависимостью его модулей и твёрдости. Эти свойства делают новый полиморф MnB₆-P2/m перспективным кандидатом для экспериментального синтеза и потенциального применения в качестве твёрдого материала.