Cluster Ambitions: From Simple Structures to Extended Cluster Networks in Niobium and Tantalum Chalcohalides

Abstract

Clusternetzwerke aus Niob- und Tantal- Chalkohalogeniden werden hinsichtlich ihrer Strukturen und physikalischen Eigenschaften vorgestellt. Im Zentrum stehen dabei Netzwerke aus Nb₃, Ta₄, und Ta₅ Clusterkernen. Besonders Systeme mit einer ungeraden Clusterelektronenanzahl zeigen ausgeprägte elektronische Korrelationen und weisen Luttinger-Flüssigkeitsverhalten oder magneto-strukturelle Übergänge auf. Zudem werden neue Syntheserouten für Clusternetzwerke präsentiert, die zu einer Reihe verwandter Netzwerke führen. Die Ergebnisse zeigen, wie sich durch Variation von Clustergröße und Elektronenzahl Materialien mit außergewöhnlichen physikalischen Eigenschaften erschließen lassen.

Cluster networks based on niobium and tantalum chalcohalides are presented with respect to their structures and physical properties. The focus of this work is on networks composed of Nb₃, Ta₄, and Ta₅ cluster cores. In particular, systems with an odd number of cluster electrons exhibit pronounced electronic correlations and show Luttinger liquid behavior or magneto-structural transitions. In addition, new synthetic routes to cluster networks are introduced, leading to a series of related structures. The results demonstrate how variation of cluster size and electron count enables access to materials with exceptional physical properties.