интеркалирование соединения

ИНТЕРКАЛИРОВАНИЕ СОЕДИНЕНИЯ (от лат. calarius - вставной, добавочный). В ряде крис ич. структур есть прочная связь атомов внутри в, но сами слои связаны более слабыми силами, напр, ван-дер-ваальсовыми. В такие слоистые кристаллы можно ввести дополнит, атомы или молекулы, к-рые раздвигают слои исходного кристалла. В результате образуются структуры, состоящие из чередующихся исходных слоев и новых слоев введённых атомов или молекул. Их наз. И. с., а сам процесс введения дополнит, групп - и нт е р калированием. И. с. получены впервые на основе кристаллов дихалькогенидов переходных металлов МХ₂. Эти кристаллы состоят из слоев, каждый из к-рых представляет сэндвич из двух слоев халькогенов X(S, Se) со слоем металлич. атомов М между ними (Та, Мо и т. п.).

Атомы металла и халькогена в сандвиче удерживаются сильной, преим. ковалентной связью, но между собой слои МХ₂ соединеиы ван-дер-ваальсовыми силами. Слоистые кристаллы удаётся интеркалировать металлами, водородом, молекулами типа NH₃ и большими органич. молекулами [1]. В последнем случае слои раздвигаются на большие расстояния, и, напр., в соединении TaS₂ (октадециламин)¹/₃ это расстояние достигает 56Е., в то время как в исходном кристалле оно @3Е (рис.). Др. семейство И. с. получено на основе графита [2]. Связь слоев в кристалле графита слаба, и его удаётся интеркалировать металлами. Степень интеркалирования легко контролируема, получены соединения типа С_nА, в к-рых слои графита разделены слоем интеркалянта А. И. с. представляют интерес для физики твёрдого тела и техн. применений с разных точек зрения. Связь введённых атомов или молекул с исходными слоями образуется за счёт полного или частичного перехода электронов с интеркалянта на слои исходного материала пли в пространство между ними. Поэтому И. с. обладает электронными свойствами, отличающимися от свойств исходных материалов. Так, кристаллы MoS₂, являющиеся полупроводниками, после их интеркалирования атомами щелочных металлов превращаются в сверхпроводники (с критич. темп-рами ~6 К). Графит относится к полуметаллам, его интеркалирование атомами щелочных металлов также даёт сверхпроводники, хотя ни графит, ни щелочные металлы сверхпроводимостью не обладают. Интеркалирование графита органич. молекулами приводит к возникновению в слоях графита концентрации носителей заряда, типичной для металлов. Кроме того, присутствие легко поляризующихся интеркалянтов может существенно изменять свойства металлич. слоев и способствовать повышению темп-ры сверхпроводящего перехода [3]. "Раздвижка" металлич. слоев атомами или молекулами приводит к сильной анизотропии электронных свойств. В частности, анизотропия проводимости возрастает более чем в 10³ раз. Сверхпроводимость интеркалированных дихалькогенидов переходных металлов приближается к квазидвумерной (см. Квазидеумерные соединения), а взаимодействие слоев - к джозефсоновскому [3, 4, 5] (см. Джозефсона эффект). В И. с. в одном кристалле удаётся совместить свойства исходного материала и интеркалянтов. Так, при интеркалировании TaS₂ атомами Fе или Мn получаются системы, к-рые являются одновременно сверхпроводниками и магнетиками. Интеркалирование - эфф. метод конструирования новых проводящих материалов. Процесс интеркалирования может быть электрохим. и обратимым, что позволяет использовать его для создания новых типов твердотельных аккумуляторов. Соединение TiS₂, интеркалированное Li, оказалось удобным для получения лёгких и энергоёмких аккумуляторов. Лит.: 1) Gamble F. R. и др., Superconductivity in layered structure organoraetalllc crystals, "Science", 197U, v. 168, p. 568; 2) Proc. Int. Conf. on Layered Materials and Inter-Calafes, Nijmegen, 1979, "Physlca B + C. B", 1980, v. 99, № 1-4; 3) Proc. Yamada Conf. IV Physics and Chemistry of Layered Materials, Sendai, 1980, "Physica B + C. B", 1981, v. 105; 4) Проблема высокотемпературной сверхпроводимости, под ред. В. Л. Гинзбурга и Д. А. Киржница, М., 1977; 5) Со1еman R. V. и д p., Dimensional crossover in the superconducting intercalated layer compound 2H-T₂S₂, "Phys. Rev.", 1983, v. В 27, p. 125. Л. Н. Булаевский.

   <<      Предметный указатель      >>