Interkalatsioon

Interkalatsioon on protsess, mille käigus aatomid, ioonid või molekulid sisestatakse teise aine kihiliste struktuuride vahele, moodustades interkalatsiooniühendeid. See nähtus esineb peamiselt kihiliste materjalide puhul, nagu grafiit või saviste mineraalide kihid. Interkalatsioon võib olla pöörduv ning põhjustada kihivahe laienemist ning struktuurimuutusi, sõltuvalt interkalandi iseloomust ja keskkonnatingimustest.

Interkalatsiooni mehhanism põhineb kihiliste struktuuride olemasolul, mis moodustavad galerii ehk kihivahe ruumi. Interkalandid võivad olla ioonid või molekulaarsed ühendid, mille suurus ja laeng määravad ruumi laienemise ulatuse ning püsivuse. Protsessi iseloomustab sageli reversibiliteet: interkalant eemaldamisel võib kihid tagasi paigutuda.

Bioloogilises kontekstis kasutatakse mõistet DNA interkalatsioon: molekulid sisestuvad DNA baaspaari vahele, muudavad DNA ruumilist struktuuri ja võivad takistada replikatsiooni või transkriptsiooni. See on oluline ravimite toimemehhanismis ning mõnel juhul ka toksikoloogias. Näited: etüdiumbromiid, doksorubitsiin ja aktinomütsiin D on teada DNA interkalandid, mida kasutatakse laboratooriumides või ravimitena, kuid need võivad omada märkimisväärset toksilisust.

Kasutusalad hõlmavad energiasalvestust (interkalatsioon grafiidi kihtide vahel Li-ioon akudes suurendab laadirõhku) ning materjaliteadust, kus interkalatsioon muudab kihiliste mineraalide omadusi ja avab rakendusi nano- ja funktsionaalsetes materjalides. Uurimisel kasutatakse röntgendifraktsiooni, TEM, SEM, NMR-spektroskoopiat ja termilisi analüüsi tehnikaid (nt TGA/DSC), et määrata kihivahe pikenemine ja interkalandi staatus.