سنتز، تعیین ساختمان و محدوده پایداری سری محلولهای جامد بین کانیهای چلکستیباتب (Chalcostibite) و امپلکتایت (Emplectite)

کانیهای تئوری تشکیل محلولهای جامد بین کانیهای چلکستیبایت (CuSbS2) و امپلکتایت (CuBiS2) بدلیل شباهتهای ساختمانی و فیزیکوشیمیایی امکان پذیر می باشد. با این فرضیه برای اولین بار سری محلولهای جامد بین این کانیها با روش سنتز خشک و در خلا سنتز شد. نمونه هایی با ترکیب فرمول [متن مقاله] و در دمای 310 درجه سانتی گراد سنتز شد و توسط پراش اشعه X، الکترون مایکروپروب (EPMA)، نرمال آنالیز (DSC) و روشهای نوین اسپکتروسکوپی XANES , EXAFS مورد مطالعه قرار گرفت. EPMA , XRD نشان داد که دو کانی فوق و نیز محلولهای جامد بین آنها کاملاً هموژن بوده و فرمول شیمیایی آنها منطبق با فرمول تئوریکی ایده آل آنها می باشد. آزمایشات HRXRD نشان داد که تمامی اعضای گروه ساختمان ارتورومبیک با گروه فضایی Pnma دارند. با جانشین شدن Bi به جای Sb در ساختمان کانی چلکستیبایت پارامترهای سلولی b,a اندکی افزایش می یابند، اما پارامتر سلولی c تا 50% جانشینی CuBiS2 افزایش نشان می دهد و با جانشینی بیشتر، مقدار آن ثابت می شود. آزمایشات DSC درمورد کانی امپلکتایت نشان داد که یک تاثیر حرارتی اندوترمیک (معادل 2/45 kj/mol) در دمای 472 درجه سانتی گراد به دلیل تجزیه واکنش این کانی به ویچنیت و بیسموتینیت وجود دارد. با اضافه کردن 10% CuSbS2 به CuBiS2 درجه حرارت تجزیه افزایش می یابد و محدوده اندوترمیک گسترش پیدا می نماید، اما انرژی واکنش تغییر چندانی پیدا نمی کند (معادل 2/53 kj/mol) . زمانی که مقدار CuSbS2 بیشتر از 30% باشد، عمل تجزیه مشاهده نمی شود. ساختار موضعی و کوردیناسیون Cu در نمونه ها توسط EXAFS با بررسی Cu-K edge انجام شد، که تغییر قابل توجهی در محلهای Cu را نشان نداد. فاکتور Debye-Waller برای اولین لایه اتمهای s که اتم Cu را احاطه نموده اند در کانی چلستیباتیت اندکی کمتر از فازهای حد واسط محلول جامد می باشد. این مطلب نشان می دهد که محلهای تترائدری در ترکیبات حد واسط تا اندازه ای نامنظم تر از دو کانی انتهای سری می باشد. افزایش کم در طول محور c به وسیله ارتباط بین صفحات (CuS3+BisS2) عمود بر C کنترل می شود که نشان از عدم انعطاف نسبی آنها دارد.