Interkalandid

Interkalandid on ained, mis sisenevad kihiliste materjalide vahele ja moodustavad seeläbi interkalatsioonühendeid. Nad võivad olla ioonid, aatomid või väikeste molekulide rühmad, mis laienevad või muundavad kihtide vahelisi omadusi. Kõige tuntum näide on grafiidi interkalatsioonühendid (grafiidi interkalatsioonid, GIC-d), kus kihtide vahele siseneb liitium-, naatriumi või kaaliumi ioon ning tekib c-telje laienemine. Interkalatsioon võib anda materjalile erinevaid staadiumeid (stage), kus iga kihtide vahe on täidetud või mitte, ning see mõjutab difusiooni ja elektrilisi omadusi.

Struktuuriliselt toimub interkalatsioon tavaliselt van der Waalsi vahemail, mistõttu kihid püsivad koos, kuid võõrast ainet täidab kihtide vahemägi. Selle tulemusena võib muutuda materjali elektrooniline struktuur, juhtivus ja keemiline aktiivsus. Interkalatsiooni kulgu ja staadiume tuvastatakse peamiselt röntgendifraktsiooniga (XRD), kuid kasutada on ka Raman-spektroskoopiat ja elektrodiagnostikat.

Süntees ja meetodid: interkalante sisenemiseks kasutatakse peamiselt elektrokeemilist interkalatsiooni, kus materjal ja elektrolyt on ühendatud ning interkalant siseneb kontrollitult galvanostaatilise või potentsiaalilise kontrolli all. Keemiline interkalatsioon kasutab oksüdeerijaid või teisi reaktiive, et tekitada interkalatsioonühendeid. Sõltuvalt materjalist ja interkalandist võivad tekkida erinevad staadiumid ja omaduste muutused.

Rakendused: interkalatsiooni omadused on kriitilised energeetikas ja materjaliteaduses. Grafiidi interkalatsioonioonide raames arendatakse Li- ja Na-ioon akusid, samuti uuritakse Teised kihiliste materjalide interkalatsioonühendeid katalüüsi, elektrooptilisi materjale ja sensoriseerimist. Interkalandid võimaldavad kontrollida kihtide vahelisi omadusi ning laienemist, muutes materjalide kasutusala ja jõudlust.