KR101251368B1 - 신규한 층상 구조의 인듐 셀레늄 산화염화물 - Google Patents

신규한 층상 구조의 인듐 셀레늄 산화염화물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신규한 층상 구조의 인듐 셀레늄 산화염화물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고체상 합성 반응을 통해 셀레늄 산화염화물의 골격에 인듐이 도입되어 뒤틀린 InO4Cl2 팔면체 및 비대칭 SeO3 다면체가 산소 원자에 의해 연결되어 층상 구조를 형성하며, 할로겐 친화성 및 친황 모이어티가 서로 분리되어 있고, 사방정계 공간군에서 결정화되어 우수한 물적 특성을 나타내어 다양한 용도로 사용할 수 있다.

Description

신규한 층상 구조의 인듐 셀레늄 산화염화물{Novel layered indium selenium oxychloride}
본 발명은 신규한 층상 구조의 인듐 셀레늄 산화염화물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고체상 합성 반응을 통해 셀레늄 산화염화물의 골격에 인듐이 도입되어 뒤틀린 InO4Cl2 팔면체 및 비대칭 SeO3 다면체가 산소 원자에 의해 연결되어 층상 구조를 형성하며, 할로겐 친화성 및 친황 모이어티가 서로 분리되어 있고, 사방정계 공간군에서 결정화되어 우수한 물적 특성을 나타내는 신규한 층상구조의 인듐 셀레늄 산화염화물에 관한 것이다.
풍부한 구조 화학뿐만 아니라 뛰어난 물적 특성들로 인해 금속 산화염화물들은 큰 주목을 받아왔다. 예를 들어, 다양한 아민류들이 MOCl(Ln = Fe, Ti, V, Ho, Er, Tm, 및 Yb) 사이에 층간 삽입 반응이 가능하였다. 비중심대칭 화합물인 BiSeO3Cl는 본래부터 발생된 비대칭 고립 전자쌍을 갖는 비선형광학적(SHG) 특성들을 나타냈다. 반면 (Ca,Na)2CuO2Cl2 및 (Ca,Na)2CaCu2O4Cl2는 높은 T c 를 지니는 고온 초전도체 화합물로 알려져 있고, Te4Nb3O15Cl 및 Bi3Te4O10Cl5 는 음이온성 주형 물질로 사용할 수 있는 것으로 나타났다. 사용된 골격 원소들의 다양한 배위 기하구조에 따라, 많은 흥미로운 골격구조가 제시되어 왔다. 일반적으로 혼합된 금속 산화염화물에서 염소 음이온은 할로겐 친화적인 전이금속과 직접적으로 결합되어 그 골격의 일부분이 되나, 좀 더 친황성인 양이온들은 산소와 결합하려는 경향이 있다. 이러한 이유로, 혼합된 금속 산화염화물 내에 할로겐 친화적인 전이금속과 친황 양이온들의 결합은 종종 사슬 또는 층상 같은 저차원 구조를 형성한다. 금속 산화염화물은 보통 공기 중 또는 진공 하에서 표준 고체상 반응, 수(용매)열 방법, 화학전이반응(chemical transport reactions) 및 2단계 열가수분해(pyrohydrolysis) 과정을 통해 합성된다.
특히, 금속 셀레늄 산화염화물, 예를 들어, MSeO3Cl (M = Bi, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu) 및 몇몇 전이금속 또는 스트론튬 셀레늄 산화염화물이 보고되어 있다. 상기 보고된 물질들은 예상대로 매우 흥미로운 구조적 특징들 및/또는 물적 특성들을 갖는 저차원 구조들을 나타낸다.
그러나, In3+ 같은 p-원소들이 상기 금속 셀레늄 산화염화물에 도입된 예는 보고된 바 없다.
본 발명의 목적은 고체상 합성 반응을 통해 인듐 같은 p-원소를 셀레늄 산화염화물의 골격에 도입함으로써 신규한 구조를 갖는 금속 셀레늄 산화염화물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 금속 셀레늄 산화염화물의 우수한 물적 특성을 이용한 용도를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 In3+-Se4+-O-Cl 조합으로 구성되며, 층상 구조를 갖는 금속 셀레늄 산화염화물을 제공한다.
본 발명은 또한 인듐 전구체, 염소 전구체 및 셀레늄 전구체를 혼합하여 고체상 합성 반응을 실시하는 단계를 포함하는 본 발명의 금속 셀레늄 산화염화물의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한 본 발명의 금속 셀레늄 산화염화물을 포함하는 층간 삽입 복합체, 무선통신, 촉매, 전력 저장·수송 장치, 컴퓨터 소자, 또는 양자간섭장치 중 어느 하나의 제품을 제공한다.
본 발명은 셀레늄 산화염화물의 골격에 인듐을 도입하여 신규한 층상 구조를 갖는 인듐 셀레늄 산화염화물을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 InSeO3Cl의 분말 X-선 회절 패턴의 실험도 및 계산도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 InSeO3Cl의 ORTEP (50% probability ellipsoids) 도면도로, In3+ 및 Se4+ 양이온에 대해 각각 6-배위 뒤틀린 팔면체 및 3-배위 다면체 환경을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 InSeO3Cl의 2차원 층상 구조를 나타내는 공-막대 및 다면체 모형도를 나타낸 것으로, 뒤틀린 InO4Cl2 팔면체 및 비대칭 SeO3 다면체가 산소 원자를 통해 연결되어 층상 구조를 형성하는 것으로 도시한다(청색, In; 녹색, Se; 적색, O; 청록색, Cl).
도 4는 본 발명의 (a) 엣지면을 공유하는 InO4Cl2 팔면체 사슬, (b) SeO3 그룹, 및 (c) InO4Cl2 팔면체 사슬이 SeO3 그룹에 의해 연결되어 층상 구조를 형성함을 나타내는 공-막대 모형도로, SeO3 그룹은 사슬 내 링커로 제공함을 도시한다(청색, In; 녹색, Se; 적색, O; 청록색, Cl).
도 5는 본 발명의 InSeO3Cl의 적외선 스펙트럼 진동수(cm-1)를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 InSeO3Cl의 열중량 분석도를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.
본 발명은 In3+-Se4+-O-Cl 조합으로 구성되며, 층상 구조를 갖는 금속 셀레늄 산화염화물에 관한 것이다.
본 발명의 금속 셀레늄 산화염화물은 고체상 합성 반응을 통해 In3+를 셀레늄 산화염화물 골격에 도입하여 In3+-Se4+-O-Cl 조합을 갖는 신규한 인듐 셀레늄 산화염화물인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 금속 셀레늄 산화염화물은 저차원 구조, 즉 2차원 층상 구조를 나타내는데, 상기 층상 구조는 InO4Cl2 팔면체 및 SeO3 다면체가 산소 원자에 의해 연결되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
In3+ 같은 p-원소들을 산화염화물의 골격에 도입함으로써 상대적으로 큰 팔면체 환경을 형성할 수 있다. 또한, 입체활성적인 고립 전자쌍으로 인한 국소 비대칭 배위 기하학을 포함하는 Se4+와 In3+ 양이온의 안정한 팔면체 결합은 흥미로운 구조적 특징들을 발생시킬 수 있다.
본 명세서에서 "고체상 합성 반응"이란 고체 화합물들을 용매 없이 혼합하고 고온으로 가열하여 합성하는 통상의 표준 고체상 합성 반응을 뜻한다. 상기 고체상 합성 반응은 시작물질과 제조공정이 유사한 면이 있으나, 합성된 고체 화합물의 구조가 상이한 경우 전혀 다른 특성을 도출하여 다양한 분야에서 적용 가능하다.
본 발명의 금속 셀레늄 산화염화물은 바람직하게는 하기 화학식 1로 표시되는 구조단위를 포함할 수 있다:
[화학식 1]
InSeO3Cl
본 발명의 금속 셀레늄 산화염화물의 구조적 특징을 도 2 내지 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 금속 셀레늄 산화염화물은 뒤틀린 InO4Cl2 팔면체 및 비대칭 SeO3 다면체로 구성되며, 산소 원자를 통해 서로 연결되어 있다.
단일 In3+ 양이온은 4개의 산소 및 2개의 염소 원자들에 연결되어 있다. In-O 및 In-Cl 결합거리는 각각 2.109(8)-2.178(8) Å 및 2.531(3)Å이다. O-In-O, O-In-Cl 및 Cl-In-Cl 결합각은 각각 87.4(3)-179.6(3)°, 79.8(2)-170.1(2)° 및 91.30(11)°이다.
단일 Se4+ 양이온은 3개의 산소 원자들에 의해 배위되어 있다. Se4+ 양이온은 결합되지 않은 전자쌍으로 인해 매우 비대칭적인 배위 환경에 있다. Se-O 결합 길이는 1.678(8) 내지 1.766(8)Å이다. O-Se-O 결합각은 97.2(4) 내지 107.7(4)°이다.
상기 뒤틀린 InO4Cl2 팔면체 및 비대칭 SeO3 다면체는 산소 원자를 통해 연결되어 2차원 층상 구조를 형성한다. 보다 구체적으로, 뒤틀린 InO4Cl2 팔면체는 Cl(1) 및 O(3)를 통해 그들의 엣지면을 공유하여 [010] 방향을 따라 무한대 사슬을 형성한다(도 4(a) 참조). 이들 사슬들은 O(1), O(2), 및 O(3)를 통해 3개의 배위 비대칭 SeO3 다면체에 의해 연결되어 있다. 따라서, SeO3 그룹은 대략 [101], [-10-1], [-101], 및 [10-1] 방향을 향하고 있는 Se4+ 상의 고립 전자쌍을 갖는 엣지면을 공유하는 InO4Cl2 사슬을 연결한다. 즉, SeO3 그룹은 사슬간 링커(inter-chain linkers)를 제공하여 InSeO3Cl의 층상 구조를 형성한다. 그러나, Se4+ 과 관련된 고립 전자쌍의 전체적인 극성은 개개의 국소적인 고립 전자쌍의 방향을 모두 합하였을 때 없어지게 되고, InSeO3Cl는 {[In3+O2/2O2/3Cl2/2]4/3- [Se4+O2/2O1/3]4/3+}0의 중성 층으로 표현할 수 있다.
또한, 고립 전자쌍 양이온, Se4+는 산소 리간드 만을 포함하며, 모든 염소 원자들은 In3+에 배위되어 있다. 따라서, 고립 전자쌍들은 할로겐 친화성 원소, 즉, In3+과 친황원소, 즉 Se4+를 완전히 분리한다. 따라서, InSeO3Cl 의 층상 구조는 할로겐 친화성 및 친황 서브구조의 분리에서 기인한 것으로 보인다.
결합가 계산 결과 In3+ 및 Se4+에 대해 각각 3.098 및 3.979이다.
또한, 본 발명의 금속 셀레늄 산화염화물은 사방정계 공간군 Pbca (No. 61)에서 결정화되어 무색의 판 결정 형태로 수득될 수 있다.
본 발명의 금속 셀레늄 산화염화물의 결정 데이터는 다음과 같다:
사방정계 공간군 Pbca (No. 61)에서 결정화되며, a = 7.0580(14)Å, b = 7.0390(14)Å, c = 16.206(3)Å, V = 805.1(3)Å3, 및 Z = 8이다.
또한, 본 발명의 금속 셀레늄 산화염화물은 열중량 분석 결과 480℃ 이상에서 분해될 수 있다.
적외선 스펙트럼 분석에서, 본 발명의 금속 셀레늄 산화염화물은 대략 422 및 762-865 cm-1 에서 Se-O 진동수를 나타내며, 637 cm-1 에서 In-O 스트레치를 나타낸다.
또한, 본 발명의 금속 셀레늄 산화염화물은 비대칭 배위 환경에 있는 고립 전자쌍 양이온, Se4+ 를 포함하고 있으며, 상기 양이온의 다면체에서의 뒤틀림 방향 및 크기는 쌍극자 모멘트 측정을 통해 정량화할 수 있다. 상기 쌍극자 모멘트 측정을 통한 본 발명 화합물의 SeO3 다면체의 쌍극자 모멘트는 대략 7.43 Debyes이다.
본 발명은 또한 인듐 전구체, 염소 전구체 및 셀레늄 전구체를 혼합하여 고체상 합성 반응을 실시하는 단계를 포함하는 본 발명의 금속 셀레늄 산화염화물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 금속 셀레늄 산화염화물은 인듐 전구체, 염소 전구체 및 셀레늄 전구체의 고체상 합성 반응을 통해 무색의 판 결정 형태로 제조될 수 있다.
상기 인듐 전구체는 In2O3, 또는 InCl3 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
상기 염소 전구체는 InCl3, 또는 SeCl4 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
상기 셀레늄 전구체는 SeO2, 또는 SeCl4 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
상기 인듐 전구체, 염소 전구체 및 셀레늄 전구체는 불순물 생성을 줄이기 위해 화학양론학적 함량으로 혼합하는데, 보다 구체적으로, 1 mmol의 In2O3, 1 mmol의 InCl3 및 3 mmol의 SeO2를 혼합할 수 있다.
상기 혼합은 드라이 아르곤 분위기 하에서 고체 분말을 막자사발에서 혼합하는 것일 수 있으나, 이에 특별히 제한하는 것은 아니다.
상기 혼합물의 고체상 합성 반응은
인듐 전구체, 염소 전구체 및 셀레늄 산화물의 혼합물을 진공 하에서 200 내지 250 ℃의 온도에서 3 내지 5 시간 동안 1차 가열한 다음, 450 내지 550 ℃의 온도에서 20 내지 30 시간 동안 2차 가열하는 단계; 및
상기 단계에서 가열한 혼합물을 0.1 내지 1 ℃/분의 속도로 실온까지 냉각하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 본 발명의 금속 셀레늄 산화염화물을 포함하는 층간 삽입 복합체, 무선통신, 촉매, 전력 저장·수송 장치, 컴퓨터 소자, 또는 양자간섭장치 중 어느 하나의 제품에 관한 것이다.
본 발명의 금속 셀레늄 산화염화물은 비대칭 양이온으로 구성된 층상의 구조적 특징을 가지고 있어 층간 삽입 반응이 가능하므로 적당한 조건하에서 한 종류의 화합물이 다른 종류의 물질 사이에 층을 이루면서 끼어들어가서 생기는 층간 삽입 복합체 제조에 사용할 수 있고, 고온 초전도체 특성을 가지고 있어 무선통신, 전력 저장·수송 장치, 컴퓨터 소자, 양자간섭장치 등에 사용할 수 있으며, 알데하이드의 아세탈화 반응과 같이 다양한 유기물들을 쉽게 변환시킬 수 있는 불균일 산촉매 등으로 사용할 수 있다.
이하, 본 발명에 따르는 실시예 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1> 인듐 셀레늄 산화염화물의 합성
인듐 셀레늄 산화염화물을 합성하는데 사용하는 In2O3 (99.9%, Alfa Aesar), InCl3 (Aldrich, 98%), SeO2 (Aldrich, 98%)는 구입한대로 사용하였다. InSeO3Cl은 표준 고체상 반응 방법에 따라 합성하였다. 드라이 아르곤의 분위기 하에서, 막자사발 및 막자를 사용하여 화학양론적 함량의 In2O3 (0.278 g, 1.00 mmol), InCl3 (0.221 g, 1.00 mmol), 및 SeO2 (0.333 g, 3.00 mmol)를 완전히 혼합하였다. 상기 반응 혼합물을 용융 실리카 튜브에 넣은 후 공기를 뺐다. 진공 하에서 불로 밀봉한 상기 튜브를 점차적으로 250℃까지 5시간 동안 가열하고 나서, 500℃까지 24시간 동안 가열하였다. 그 후, 상기 튜브는 1℃/min의 속도로 실온까지 식혔다. 최종 산물은 무색의 판 결정 형태로 수득하였다.
최종 산물에 대한 분말 X-선 회절 패턴은 실온에서 35 kV 및 30 mA로 Cu Ka 래디에이션을 이용하여 SCINTAG XDS2000 diffractometer 상에서 수집하였다. InSeO3Cl의 고운 가루 시료를 글래스 시료 홀더 상에 놓고 스텝 사이즈 0.02°및 스텝 시간 1초인 2θ 범위 5-70°에서 스캔하였다. 상기 합성 물질에 대한 분말 X-선 회절 패턴은 단결정 데이터로부터 계산된 패턴과 일치하였다(도 1).
<실험예 1> 구조 분석
InSeO3Cl의 결정 구조는 표준 결정학적 측정방법에 따라 측정하였다. 0.02×0.12×0.20 mm 넓이의 무색의 판 결정을 구조 측정에 사용하였다. 데이터는 한국기초과학연구원에서 그라파이트 모노크로메이티드 Mo Kα radiation 을 이용하여 200K에서 Bruker SMART APEX CCD X-ray diffractometer 로부터 얻었다. 데이터의 절반은 오메가에서 0.30°의 스캔 너비 및 프레임당 5초의 노출 시간에서 내로우-프레임 방법을 사용하여 수집하였다. 데이터 수집 말기에 장치 및 결정 안정성을 모니터링하기 위해 최초 50 프레임은 다시 측정하였다. 강도에 적용된 최대 수집은 1% 미만이었다. SAINT 프로그램을 이용하여 상기 데이터와 검출기 면판을 통한 패쓰 길이에서 변수에 의한 로렌쯔, 극성화, 공기 흡착 및 흡광도를 위해 수집된 강도들을 통합하였다. SADABS 프로그램을 사용하여 데이터 절반에 대한 가웃경험적 흡광도를 수집하였다. 상기 데이터는 각각 SHELXS-97 및 SHELXL-97A를 사용하여 해석하고 정제하였다. 모든 원자들은 이방성 변위 상수(anisotropic displacement parameters)로 정제하였고, I > 2(I)에 대해 수렴하였다. 모든 계산은 WinGX-98 결정학상 소프트웨어 패키지를 사용하여 실시하였다.
InSeO3Cl에 대한 결정학적 데이터, 원자 배위 및 변위상수, 및 결합가 계산과 더불어 선택된 결합 거리와 각은 표 1 내지 3에 나타내었다.
Figure 112010056323217-pat00001
Figure 112010056323217-pat00002
Figure 112010056323217-pat00003
InSeO3Cl의 구조가 단사정계의 InTeO3Cl과 유사하기는 하나, 상기 물질의 공간군은 조금 더 대칭성을 지닌다. 즉, 사방정계 공간군 Pbca (No. 61)으로 결정화 된다.
상기 구조는 뒤틀린 InO4Cl2 팔면체 및 SeO3 다면체로 구성되며, 산소 원자를 통해 서로 연결되어 있다(도 2).
단일 In3+ 양이온은 4개의 산소 및 2개의 염소 원자들에 연결되어 있다. In-O 및 In-Cl 결합거리는 각각 2.109(8)-2.178(8) Å 및 2.531(3)Å이었다. O-In-O, O-In-Cl 및 Cl-In-Cl 결합각은 각각 87.4(3)-179.6(3)°, 79.8(2)-170.1(2)° 및 91.30(11)°이었다.
단일 Se4+ 양이온은 3개의 산소 원자들에 의해 배위되어 있다. Se4+ 양이온은 결합되지 않은 전자쌍으로 인해 매우 비대칭적인 배위 환경에 있다. Se-O 결합 길이는 1.678(8) 내지 1.766(8)Å이다. O-Se-O 결합각은 97.2(4) 내지 107.7(4)°이었다.
도 3에 나타난 바와 같이, 뒤틀린 InO4Cl2 팔면체 및 비대칭 SeO3 다면체는 산소 원자를 통해 연결되어 2차원 층상 구조를 형성한다.
상기 층상구조를 보다 가까이서 보면, InSeO3Cl의 흥미로운 구조적 특징들을 발견할 수 있다. 뒤틀린 InO4Cl2 팔면체는 Cl(1) 및 O(3)를 통해 그들의 엣지면을 공유하여 [010] 방향을 따라 무한대 사슬을 형성한다(도 4(a) 참조). 이들 사슬들은 O(1), O(2), 및 O(3)를 통해 3개의 배위 비대칭 SeO3 다면체에 의해 연결되어 있다. 따라서, SeO3 그룹은 대략 [101], [-10-1], [-101], 및 [10-1] 방향을 향하고 있는 Se4+ 상의 고립 전자쌍을 갖는 엣지면을 공유하는 InO4Cl2 사슬을 연결하고 있다. 즉, SeO3 그룹은 사슬간 링커(inter-chain linkers)를 제공하여 InSeO3Cl의 층상 구조를 형성한다도 4). 그러나, Se4+ 과 관련된 고립 전자쌍의 전체적인 극성은 개개의 국소적인 고립 전자쌍의 방향을 모두 합하였을 때 없어지게 되고, InSeO3Cl는 {[In3+O2/2O2/3Cl2/2]4/3- [Se4+O2/2O1/3]4/3+}0의 중성 층으로 표현할 수 있다.
흥미롭게도, 고립 전자쌍 양이온, Se4+는 산소 리간드 만을 포함하며, 모든 염소 원자들은 In3+에 배위되어 있다. 그리하여, 고립 전자쌍들은 할로겐 친화성 원소, 즉, In3+과 친황원소, 즉 Se4+를 완전히 분리한다. 따라서, InSeO3Cl 의 층상 구조는 할로겐 친화성 및 친황 서브구조의 분리에서 기인한 것으로 보인다. 그리고, InSeO3Cl 의 층상 구조는 아마도 할로겐 친화성 및 친황 서브구조의 분리에서 기인한 것으로 보인다.
결합가 계산 결과 In3+ 및 Se4+에 대해 각각 3.098 및 3.979이었다.
<실험예 2> 적외선 스펙트럼 분석
적외선 스펙트럼은 2개의 KBr 펠렛 사이에서 직접 압축시킨 시료를 사용하여 400-4000 cm-1 범위에서 Varian 1000 FT-IR spectrometer에서 기록하였다.
본 발명의 화합물의 적외선 스펙트럼은 대략 422 및 762-865 cm-1 에서 Se-O진동수를 나타냈다. 637 cm-1 에서의 진동수는 In-O 스트레칭에 해당될 수 있다(도 5).
<실험예 3> 열중량 분석
열중량 분석은 Setaram LABSYS TG-DTA/DSC Thermogravimetric Analyzer에서 실시하였다. InSeO3Cl의 다결정 시료를 알루미나 도가니 내에 넣고 아르곤을 제공하면서 분당 10℃의 속도로 실온에서 1000℃까지 가열하였다.
열중량 분석을 사용하여 InSeO3Cl 의 열적 거동을 조사하였다. 본 발명의 화합물은 고온에서 안정하지 않았다. 480℃ 이상에서 휘발되는 일단계 분해가 일어났다(도 6).
<실험예 4> 주사전자현미경/X-선에 의한 에너지 분산 분석(SEM/EDAX)
SEM/EDAX 분석은 Hitachi S-3400N/Horiba Energy EX-250 instruments를 사용하여 실시하였다.
InSeO3Cl에 대한 EDAX는 In/Se/O/Cl 비율이 1:1:3:1임을 나타냈다.
<실험예 5> 쌍극자 모멘트 계산
비록 InSeO3Cl이 중심대칭적인 공간군에서 결정화된다 할 지라도, 상기 물질은 비대칭 배위 환경에 있는 고립 전자쌍 양이온, 즉 Se4+ 를 포함하고 있다. 비대칭 고립 전자쌍 양이온을 포함하는 물질을 조사하는 주요 목적은 배위 환경을 더 잘 이해하기 위함이다. 예를 들어, Se4+ 고립 전자쌍 양이온의 다면체에서 뒤틀림의 방향 및 크기는 그들의 국소 쌍극자 모멘트를 측정하여 정량화할 수 있다. 국소 쌍극자 모멘트의 방향 및 크기를 계산하기 위해 결합가 계산에 의한 체계적인 접근은 소개된 바 있다.
고립 전자쌍을 포함하는 다면체의 경우, 상기 고립 전자쌍은 -2가가 제공되며, 국부적인 Se4+-고립 전자쌍의 거리는 Galy 등의 선행 연구를 기반으로 하여 1.22Å인 것으로 평가되었다.
이러한 방법을 이용하여 InSeO3Cl에서 SeO3 다면체의 쌍극자 모멘트는 대략 7.43 Debyes (D)으로 계산될 수 있다.
비교를 위해, 다른 혼합된 금속 셀레늄 산화물(또는 할로겐산화물)에서 SeO3 다면체의 쌍극자 모멘트를 계산하였다.
표 4에 나타난 바와 같이, SeO3 다면체의 52개의 예시들을 시험한 결과, 쌍극자 모멘트는 6.17 내지 9.70 D의 범위를 나타냈으며, 평균값은 7.82±0.96 D이었다.
Figure 112010056323217-pat00004

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  5. 인듐 전구체, 염소 전구체 및 셀레늄 전구체를 혼합하고 진공 하에서 고체상 합성 반응을 실시하여 인듐 셀레늄 산화염화물을 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 인듐 셀레늄 산화염화물은 하기 화학식 1로 표시되는 구조단위를 포함하고 InO4Cl2 팔면체 및 SeO3 다면체가 산소 원자에 의해 연결되어 형성된 층상 구조를 갖는 것인 금속 셀레늄 산화염화물의 제조방법:
    [화학식 1]
    InSeO3Cl.
  6. 제5항에 있어서,
    인듐 전구체는 In2O3 및 InCl3로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 금속 셀레늄 산화염화물의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    염소 전구체는 InCl3 및 SeCl4로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 금속 셀레늄 산화염화물의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    셀레늄 전구체는 SeO2 및 SeCl4로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 금속 셀레늄 산화염화물의 제조방법.
  9. 제5항에 있어서,
    인듐 전구체, 염소 전구체 및 셀레늄 전구체는 화학양론학적 함량으로 혼합하는 금속 셀레늄 산화염화물의 제조방법.
  10. 제5항에 있어서, 고체상 합성 반응은
    인듐 전구체, 염소 전구체 및 셀레늄 전구체의 혼합물을 진공 하에서 200 내지 250 ℃의 온도에서 3 내지 5 시간 동안 1차 가열한 다음, 450 내지 550 ℃의 온도에서 20 내지 30 시간 동안 2차 가열하는 단계; 및
    상기 단계에서 가열한 혼합물을 0.1 내지 1 ℃/분의 속도로 실온까지 냉각하는 단계를 포함하는 금속 셀레늄 산화염화물의 제조방법.
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