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 СnА, 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. температурами ~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 температуры 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.
Литература по интеркалированию соединений
Gamble F. R. и др., Superconductivity in layered structure organoraetalllc crystals, "Science", 197U, v. 168, p. 568;
Proc. Int. Conf. on Layered Materials and Inter-Calafes, Nijmegen, 1979, "Physlca B + C. B", 1980, v. 99, № 1-4;
Proc. Yamada Conf. IV Physics and Chemistry of Layered Materials, Sendai, 1980, "Physica B + C. B", 1981, v. 105;
Проблема высокотемпературной сверхпроводимости, под ред. В. Л. Гинзбурга и Д. А. Киржница, М., 1977;
Соlеman R. V. и дp., Dimensional crossover in the superconducting intercalated layer compound 2H-T2S2, "Phys. Rev.", 1983, v. В 27, p. 125.
