квазиодномерные соединения

КВАЗИОДНОМЕРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ - соединения, имеющие цепочечную структуру со слабым перекрытием электронных волновых ф-ций соседних цепочек. Электронный спектр К. с. анизотропен, и зона проводимости вдоль цепочек значительно превосходит ширину зоны в направлении, перпендикулярном цепочкам.

Рис. 1.а - Элементарная ячейка кристалла K₂Pt(CN)₄Br_0,3.xН₂О в плоскостях ab и аc; б - пространственное расположение атомов Pt и групп CN в комплексе K₂Pt(CN)₄ и цепочка Pt; в - фрагмент.

В результате электропроводность вдоль цепочек s_|| значительно превышает электропроводность в перпендикулярных направлениях s_^. К К. с. относят неск. классов соединений: 1) плоскоквадратные комплексы типа K₂Pt(CN)₄Br_0,3.xH₂O (рис. 1, а), где атомы Pt образуют параллельные цепочки, окружённые группами CN (рис. 1, б, в), и кристаллы из полимеров, напр., полиацетилена (-СН=СН-)_х и иолисульфурнитрида (SN)_x. Движение электронов по зоне, образованной атомами Pt (вытянуты вдоль цепочки) в платиновых комплексах и по цепи сопряжения =С-С=С- в полиацетилене, оказывается довольно свободным; перескоки электронов между цепочками сильно затруднены из-за большого межцепочечного расстояния. В результате при T=300 К s_||/s_^@2.10². 2) Ионрадикальные соли на основе плоских органич. молекул типа тетрацианхинодиметана (TCNQ), тетратиофульвалена (TTF, рис. 2, а) или тетраметилтетраселенофульвалена (TMTSF). Плоские органич. молекулы в кристаллах этого типа упаковываются в стопки, между к-рыми помещаются ионы противоположного знака (рис. 2, б, в). Цепь сопряжения внутри молекулы и перекрытие p-электронных волновых ф-ций соседних молекул в колонке позволяют электронам свободно двигаться вдоль стопки, но перескоки электронов между колонками затруднены из-за их большого удаления друг от друга (s_||/s_^ ~10-10³). 3) Неорганические соединения, напр. трихалькогениды (TaS₃, NbSe₃), также могут образовать кристаллы цепочечной структуры с сильной анизотропией электронных свойств квазиодномерного типа (см. также Органические проводники). Мн. К. с.- металлы при T=300 К, но переходят в диэлектрич. состояние при понижении Т в результате структурного пайерлса перехода, андерсеновской локализации электронов (вследствие неупорядоченности структуры) или из-за сильного кулоновского отталкивания электронов (Хаббарда переход, см. Моттовские диэлектрики). Пайерлсовский переход обнаружен во мн. органич. кристаллах (напр., TTF-TCNQ) или трихалькогенидах (TaS₃). Известны К. с., к-рые являются пайерлсовскими диэлектриками уже при T=300 К, напр. полиацетилен. В то же время нек-рые К. с. со слабой анизотропией остаются металлами при всех темп-pax и могут переходить в сверхпроводящее состояние при охлаждении. К таким системам относятся органические сверхпроводники ,напр. (TMTSF)₂ClO₄, (SN)_x, TaSe₃.

В К. с. обнаружены солитоны. Такие возбуждения присущи пайерлсовским диэлектрикам и были обнаружены впервые в полиацетилене. Они могут нести заряд без спина или спин без заряда (топологич. солитон). В пайерлсовских диэлектриках наблюдается проводимость, связанная с движением волны зарядовой плотности в сильном электрич. поле. Проводимость такого типа сопровождается генерацией низкочастотного шума. Лит.: Овчинников А. А., Украинский И. И., Квенцель Г. Ф., Теория одномерных моттовских полупроводников и электронная структура длинных молекул с сопряжёнными связями, "УФН", 1972, т. 108, в. 1; Булаевский Л. Н., Структурный (пайерлсовский) переход в квазиодномерных кристаллах, там же, 1975, т. 115, в. 2; Силиньш Э. А., Тауре Л. Ф., Органические полупроводники, М., 1980; Grunеr G., Charge density wave transport in linear chain compounds, "Comments on Solid State Phys.", 1983, v. 10, p. 183. Л. Н. Булаевский.

   <<      Предметный указатель      >>