X-ray diffraction studies of the two low-temperature phases of especially pure polycrystalline C70 fullerite are carried out in the temperature range 20–310 K. At room temperature a rhombohedral structure is established, and at T<276 K a monoclinic structure. The volume jump at the low-temperature phase transition is determined to be ∼8.5 cm3/mole, or 1.7%. The temperature dependence of the lattice parameters and of the linear and volume thermal expansion coefficients is investigated in the two phases. For both the intermediate and the low-temperature modifications a substantial anisotropy of the thermal deformation of the crystals along individual crystallographic directions is observed. The results are analyzed with the use of previous structural studies. It is shown that in the absence of rotations at low temperatures the lattice is unstable to monoclinic distortions, the estimated sign and order of magnitude of which agree with the observations.

1.
J. E.
Fischer
and
P. H.
Heiney
,
J. Phys. Chem. Solids
54
,
1725
(
1993
).
2.
G. B. M.
Vaughan
,
P. A.
Heiney
,
J. E.
Fischer
,
D. E.
Luzzi
,
D. A.
Ricketts-Foot
,
A. R.
McGhie
,
Y.-W.
Hui
,
A. L.
Smith
,
D. E.
Cox
,
W. J.
Romanov
,
B. N.
Allen
,
N.
Coustel
,
J. P.
McCauley
, and
A. B.
Smith
III, Jr.
,
Science
254
,
1350
(
1991
).
3.
R. M.
Fleming
,
A. R.
Kortan
,
B.
Hessen
,
T.
Siegrist
,
F. A.
Thiel
,
P.
Marsh
,
R. C.
Haddon
,
R.
Tycko
,
G.
Dabbagh
,
M. L.
Kaplan
, and
A. M.
Mujsce
,
Phys. Rev. B
44
,
888
(
1991
).
4.
M. A.
Verheijen
,
H.
Meekes
,
G.
Meijer
,
P.
Bennema
,
J. L.
de Boer
,
S.
van Smaalen
,
G.
van Tendeloo
,
S.
Amelinckx
,
S.
Muto
, and
J.
van Landuyt
,
Chem. Phys.
166
,
287
(
1992
).
5.
V. P.
Dravid
,
X.
Lin
,
H.
Zhang
,
Sh.
Liu
, and
M. M.
Kappes
,
J. Mater. Res.
7
,
2440
(
1992
).
6.
M.
Tomita
,
T.
Hayashi
,
P.
Gaskell
,
T.
Marurio
, and
T.
Tanaka
,
Appl. Phys. Lett.
61
,
1171
(
1992
).
7.
H.
Kawamura
,
M.
Kobayashi
, and
Y.
Akahama
,
Solid State Commun.
83
,
563
(
1992
).
8.
C.
Christides
,
I. M.
Thomas
,
T. J. S.
Dennis
, and
K.
Prassides
,
Europhys. Lett.
22
,
611
(
1993
).
9.
M. C.
Valsakumar
,
N.
Subramanian
,
M.
Yosuf
,
P. Ch.
Sahu
,
Y.
Hariharan
,
A.
Bharathi
,
V. S.
Sastry
,
J.
Janaki
,
G. V. N.
Rao
,
T. S.
Radhakrishnan
, and
C. S.
Sundar
,
Phys. Rev. B
48
,
9080
(
1993
).
10.
G.
van Tendeloo
,
S.
Amelncks
,
J. L.
de Boer
,
S.
van Smaalen
,
M. A.
Verheijen
,
H.
Meekes
, and
G.
Meijer
,
Europhys. Lett.
21
,
329
(
1993
).
11.
G. B. M.
Vaughan
,
P. A.
Heiney
,
D. E.
Cox
,
J. E.
Fischer
,
A. R.
McGhie
,
A. L.
Smith
,
R. M.
Stogrin
,
M. A.
Cichy
, and
A. B.
Smith
III, Jr.
,
Chem. Phys.
178
,
599
(
1993
).
12.
C.
Meingast
,
F.
Gugenberger
,
M.
Haluska
,
H.
Kuzmany
, and
G.
Roth
,
Appl. Phys. A: Solids Surf.
56
,
227
(
1993
).
13.
K.
Misof
,
P.
Fratzi
, and
G.
Vogl
,
Europhys. Lett.
21
,
586
(
1993
).
14.
H.
Kawamura
,
Y.
Akahama
,
M.
Kobayashi
,
H.
Shinohara
, and
Y.
Saito
,
J. Phys. Soc. Jpn.
63
,
2445
(
1994
).
15.
A. R.
McGhie
,
J. F.
Fisher
,
P. A.
Heiney
,
P. W.
Stephens
,
R. L.
Cappelletti
,
D. A.
Neumann
,
W. H.
Mueller
,
H.
Mohn
, and
H.-U. ter
Meer
,
Phys. Rev. B
49
,
12614
(
1994
).
16.
T.
Mitsuki
,
Y.
Ono
,
H.
Horiushi
,
J.
Li
,
N.
Kino
,
K.
Kishio
, and
K.
Kitazawa
,
Jpn. J. Appl. Phys.
33
,
6281
(
1994
).
17.
S.
van Smaalen
,
V.
Petricek
,
J. L.
de Boer
,
M.
Dusek
,
M. A.
Verheijen
, and
G.
Meijer
,
Chem. Phys. Lett.
223
,
323
(
1994
).
18.
S. K.
Ramasesha
,
A. K.
Singh
,
R.
Seshadri
,
A. K.
Sood
, and
C. N. R.
Rao
,
Chem. Phys. Lett.
220
,
203
(
1994
).
19.
C.
Meingast
,
F.
Gugenberger
,
G.
Roth
,
M.
Haluska
, and
H.
Kuzmany
,
Z. Phys. B: Condens. Matter
95
,
67
(
1994
).
20.
J.
Janaki
,
G. V. N.
Rao
,
V. S.
Sastry
,
H.
Hariharan
,
T. S.
Radhakrishnan
,
C. S.
Sundar
,
A.
Bharati
,
M. C.
Valsaku-mar
, and
N.
Subramanian
,
Solid State Commun.
94
,
37
(
1995
).
21.
E.
Blanc
,
H.-B.
Burgi
,
R.
Restori
,
D.
Schwarzenbach
,
P.
Stellberg
, and
P.
Venugopalan
,
Europhys. Lett.
27
,
359
(
1994
).
22.
E.
Blanc
,
H.-B.
Burgi
,
R.
Restori
,
D.
Schwarzenbach
, and
Ph.
Oshsenbein
,
Europhys. Lett.
33
,
205
(
1996
).
23.
R.
Komori
,
T.
Nagaosa
,
T.
Hatae
, and
Y.
Miyamoto
,
Jpn. J. Appl. Phys.
36
,
5600
(
1997
).
24.
G.
Ghosh
,
V. S.
Sastry
,
C. S.
Sundar
, and
T. S.
Radhak-rishnan
,
Solid State Commun.
105
,
247
(
1998
).
25.
B.
Pauwels
,
D.
Bernaerts
,
S.
Amelincks
,
G.
Van Tendeloo
,
J.
Joutsensaari
, and
E. I.
Kauppinen
,
Cryst. Growth
200
,
126
(
1999
).
26.
G. B. M.
Vaughan
,
P. A.
Heiney
,
D. E.
Cox
,
A. R.
McGhie
,
D. R.
Jones
,
R. M.
Stogrin
,
M. A.
Cichy
, and
A. B.
Smith
III, Jr.
,
Chem. Phys.
168
,
185
(
1992
).
27.
S.
Muto
,
G.
van Tendeloo
, and
S.
Amelncks
,
Philos. Mag.
67
,
443
(
1993
).
28.
M. A.
Green
,
M.
Kurmoo
,
P.
Day
, and
K.
Kikkuchi
,
J. Chem. Soc. Chem. Commun.
20
,
1676
(
1992
).
29.
M.
Sprik
,
A.
Cheng
, and
M. L.
Klein
,
Phys. Rev. Lett.
69
,
1660
(
1992
).
30.
H.
Kawamura
,
M.
Kobayashi
,
Y.
Akahama
,
H.
Shinohara
,
H.
Sato
, and
Y.
Saito
,
Solid State Commun.
83
,
563
(
1992
).
31.
A. A.
Maksimov
,
K. P.
Meletov
,
Yu. A.
Osip’yan
,
I. I.
Tartakovskiı̆
,
Yu. V.
Artemov
, and
M. A.
Nudel’man
,
JETP Lett.
57
,
816
(
1993
).
32.
D.-H.
Oh
and
Y. H.
Lee
,
Phys. Rev. Lett.
75
,
4230
(
1995
).
33.
S. V.
Lubenets
,
V. D.
Natsik
,
L. S.
Fomenko
,
A. P.
Isakina
,
A. I.
Prokhvatilov
,
M. A.
Strzhemechnyı̆
, and
N. A.
Aksenova
, Fiz. Nizk. Temp. 23, 338 (1997) [
Low Temp. Phys.
23
,
251
(
1997
)].
34.
P.
Wochner
,
X.
Xiong
,
P. C.
Chow
, and
S. C.
Moss
,
Phys. Rev. B
55
,
5678
(
1997
).
35.
I. N.
Krupskiı̆
,
A. I.
Prokhvatilov
,
Yu. A.
Freı̆man
, and
A. I.
Erenburg
, Fiz. Nizk. Temp. 5, 271 (1979) [
Sov. J. Low Temp. Phys.
5
,
130
(
1979
)].
36.
V. G. Manzhelii, A. I. Prokhvatilov, V. V. Gavrilko, and A. P. Isakina, Structure and Thermodynamic Properties of Cryocrystals, Begell House Inc., New York (1998).
37.
B. I. Verkin and A. F. Prikhot’ko (eds.), Cryocrystals [in Russian], Naukova Dumka, Kiev (1983).
38.
E.
Grivei
,
B.
Nysten
,
M.
Cassart
,
J.-P.
Issi
,
C.
Fabre
, and
A.
Rassat
,
Phys. Rev. B
47
,
1705
(
1993
).
39.
J.
Sworakowski
,
K.
Palewska
, and
M.
Bertault
,
Chem. Phys. Lett.
220
,
197
(
1993
).
40.
N. A.
Aksenova
,
A. P.
Isakina
,
A. I.
Prokhvatilov
, and
M. A.
Strzhemechnyı̆
, Fiz. Nizk. Temp. 25, 964 (1999) [
Low Temp. Phys.
25
,
724
(
1999
)].
41.
B. J.
Nelissen
,
P. H. M.
van Loosdrecht
,
M. A.
Verheijen
,
A.
van der Avoird
, and
G.
Meijer
,
Chem. Phys. Lett.
207
,
343
(
1993
).
42.
D. F.
Agterberg
,
W.
Que
, and
M. B.
Walker
,
Chem. Phys. Lett.
213
,
207
(
1993
).
43.
W.
Sekkal
,
H.
Aourag
, and
M.
Certier
,
Comput. Mater. Sci.
9
,
295
(
1998
).
44.
N. P.
Kobelev
,
R. K.
Nikolaev
,
Ya. M.
Soı̆fer
, and
S. S.
Khasanov
, Fiz. Tverd. Tela (St. Petersburg) 40, 173 (1998) [
Phys. Solid State
40
,
154
(
1998
)].
45.
A.
Lundin
,
A.
Soldatov
, and
B.
Sundqvist
,
Mat. Res. Soc. Symp. Proc.
359
,
555
(
1995
).
This content is only available via PDF.
You do not currently have access to this content.