interkalációja

Az interkaláció olyan folyamat, amely során meghatározott molekulák vagy ionok a réteges vagy laminált anyagok rétegei közé beépülnek úgy, hogy a kiinduló szerkezet lényegi részei megőrződnek. A beszívódó anyagok gyakran a rétegek közötti galériákba kerülnek. Az interkalációt jellemző hostanyagok közé tartozik a grafit és más réteges anyagok, például réteges szilikátok (montmorillonit), átmeneti fém-dichalcogenidek és MXene-ek. A folyamat lehet ionos vagy molekuláris jellegű, és gyakran reverzibilis.

Mechanizmusa elsősorban diffúzió a rétegek közötti galériákba, amelyet a beépülő fajok töltése, mérete és a környezetben lévő közvetítő anyagok is meghatároznak. A beszívott részecskék hatására a rétegek közötti távolság általában növekszik, és különböző interkalációs fázisok alakulhatnak ki (stage).

Példák és alkalmazások: grafit interkalációja alkáli fémekkel, például lítiummal és káliummal a grafitban LiC6 formájában, amely alapvető szerepet játszik a lítium-ion akkumulátorokban. Más hostanyagok közé tartoznak a réteges oxidok és hidroxidok, MoS2 és más átmeneti fém-dichalcogenidek. Interkalációt alkalmaznak energiát tároló eszközökben, elektronikai és optikai tulajdonságok módosításában, katalízisben és gyógyszer-kiszállításban.

Jellemzése és mérési módszerei: X-ray diffrakcióval (XRD) megfigyelhető a rétegek közötti távolság változása és a fázisok jelenléte; Raman-spektroszkópia, elektronmikroszkópia és termogravimetriás analízis is használatos. Az interkaláció gyakran reverzibilis, és a funkcionális tulajdonságok – például elektromos vezetőképesség, optikai jellemzők – változnak. Kiemelt területek közé tartozik az energiatárolás, anyag- és környezettudományok, valamint a gyógyszer-kiszállítás.