Oganesson ist ein Halbleiter: Über die relativitische Bandlückenkontraktion in den schwersten Edelgasen

Abstract

Oganesson (Og) ist die jüngste Ergänzung der Gruppe 18 des Periodensystems. Untersuchungen der Elektronenstruktur von Og‐Atomen haben einen enormen Einfluss relativistischer Effekte aufgezeigt und damit die Frage aufgeworfen, ob das schwerste Edelgas seiner Stellung im Periodensystem gerecht wird. Um diese Frage zu beantworten, untersuchen wir hier die Elektronenstruktur der Edelgaskristalle mittels relativistischer Kohn‐Sham‐Dichtefunktionaltheorie und Vielteilchen‐Störungstheorie in Form der GW‐Methode. Für die elektronischen Bandlücken der bekannten Kristalle von Ne bis Xe zeigt sich dabei eine ausgezeichnete Übereinstimmung mit dem Experiment. Für die bisher unbekannten Kristalle von Rn und Og berechnen wir Bandlücken von 7.1 eV und 1.5 eV. Während der Wert für Rn damit im Einklang mit periodischen Trends steht, bricht die Bandlücke von Og vollständig mit diesen Trends. Die überraschend kleine Bandlücke von Og bedeutet zudem, dass die feste Form dieses superschweren Edelgases im starken Gegensatz zu allen leichteren Edelgasen ein Halbleiter ist.

Exclusively Relativistic: Periodic Trends in the Melting and Boiling Points of Group 12

“…Eventually, we include spin–orbit coupling and converge the numerical accuracy via TPT. This is a modified variant of the UP‐TILD approach, which has been pioneered by Neugebauer and co‐workers [43, 44] and further developed by us to include relativistic effects [31, 45] . For the liquids, we start from a non‐interacting reference at the liquid equilibrium volume.…”

Ausschließlich relativistisch: Periodische Trends in den Schmelz‐ und Siedepunkten der Gruppe 12

“…Chemie Forschungsartikel 7784 www.angewandte.de difizierte Va riante des UP-TILD-Ansatzes von Neugebauer, [43,44] der von uns um die Einbeziehung relativistischer Effekte erweitert wurde. [31,45] Ausgangspunkt fürd ie Berechnung bei Flüssigkeiten ist eine Referenz aus nicht-wechselwirkenden Massepunkten am Gleichgewichtsvolumen. Von dort integrieren wir, wie von Kresse vorgeschlagen, [46] entlang der Wechselwirkungsstärke l zur skalar-relativistischen DFT-Flüssigkeit.…”

“…[b] PBEsol-Datenfürden MP aus Lit. [45].Die Werte fürden BP wurden aus den bereitgestellten Gibbs-Energien mit dem korrigierten l-Skalierungsansatz aus Lit. [47] und l = 1.078 neu berechnet.…”

“…Schließlich werden Spin‐Bahn‐Effekte über thermodynamische Störungstheorie (TPT) einbezogen und die numerischen Parameter konvergiert. Hierbei handelt es sich um eine modifizierte Variante des UP‐TILD‐Ansatzes von Neugebauer, [43, 44] der von uns um die Einbeziehung relativistischer Effekte erweitert wurde [31, 45] . Ausgangspunkt für die Berechnung bei Flüssigkeiten ist eine Referenz aus nicht‐wechselwirkenden Massepunkten am Gleichgewichtsvolumen.…”

The Good Reasons for a Standard Periodic Table of the Chemical Elements

“…Indeed, Og has been predicted to be neither noble nor a gas, but a semiconducting semimetal, at ambient conditions. [23] Therefore, the subsequent superheavy elements of a new hypothetical period 8 will not be the homologs of the heaviest alkali and alkaline-earth s-block metals with valences 1 and 2, respectively, but 119 Eka-Fr and 120 Eka-Ra are expected to exhibit higher valences 5 and 6, because for high Z, the p shell is strongly spin-orbit split; as mentioned above; the (nÀ 1)s 2 (nÀ 1)p 1/2 2 shells remain inert, while the (nÀ 1)p 3/2 4 ns 1 or 2 shells are valence-active. [24] For Z in the 160s to 170s, 8p 1/2 falls even below 8s, and 8p 3/2 rises above 9s.…”