Квазиодномерные соединения

КВАЗИОДНОМЕРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, кристаллы с цепочечным типом кристаллической упаковки. Волновые функции электронов в квазиодномерных соединениях сильно перекрываются в одном направлении и слабо - в двух других. Электронный спектр квазиодномерных соединений анизотропен, и ширина зоны проводимости вдоль цепочек значительно превосходит ширину зоны в направлении, перпендикулярном цепочкам. В результате электропроводность σ_‖ вдоль цепочек значительно превышает электропроводность σ_⊥в перпендикулярных направлениях.

Квазиодномерными  соединениями являются плоскоквадратные комплексы типа K₂[Pt(CN)₄Br_0,3]∙xΗ₂О и кристаллы из полимеров, например полиацетилена (-СН=СН-)_х и нитрида серы (SN)_х. В кристалле К₂Pt(CN)₄Br_0,3∙3Н₂О атомы Pt образуют параллельные цепочки (рис.). Вследствие небольшого расстояния (0,288 нм) между атомами Pt в цепочке их электронные оболочки сильно перекрываются, в результате чего становится возможным переход электронов от одного атома к другому, т. е. возникает электрический ток вдоль цепочки. Перескоки же электронов между цепочками сильно затруднены из-за большого межцепочечного расстояния. В результате при комнатной температуре σ_‖/σ_⊥ ≈ 2·10².

Другой класс квазиодномерных соединений образуют ион-радикальные соли на основе плоских органических молекул типа тетрацианохинодиметана (TCNQ), тетратиафульвалена (TTF) или тетраметилтетраселенафульвалена (TMTSF). Плоские органические молекулы в кристаллах этого типа укладываются в стопки, и электроны могут свободно двигаться вдоль стопки, но перескоки электронов между стопками затруднены из-за их большого удаления друг от друга (σ‖/σ⊥ порядка 10-10³).

Неорганические соединения, например трихалькогениды (TaS₃, NbSe₃), также могут образовывать кристаллы квазиодномерного типа с цепочечной структурой и сильной анизотропией электронных свойств.

Многие квазиодномерные соединения являются металлами при комнатной температуре, но при понижении температуры переходят в диэлектрическое состояние в результате структурного перехода Пайерлса (смотри Переход металл - диэлектрик), андерсоновской локализации электронов (вследствие неупорядоченности структуры) или из-за сильного кулоновского отталкивания электронов (так называемый переход Хаббарда; смотри в статье Моттовские диэлектрики). Переход Пайерлса обнаружен во многих органических кристаллах (например, TTF-TCNQ) и трихалькогенидах (TaS₃). Известны квазиодномерные соединения, которые являются пайерлсовскими диэлектриками уже при комнатной температуре, например полиацетилен. В то же время некоторые квазиодномерные соединения со слабой анизотропией остаются металлами при всех температурах и могут переходить в сверхпроводящее состояние при охлаждении. К таким системам относятся органические сверхпроводники, например (TMTSF)₂ClO₄, (SN)_х.

Лит.: Овчинников А. А., Украинский И. И., Квенцель Г. Ф. Теория одномерных моттовских полупроводников и электронная структура длинных молекул с сопряженными связями // Успехи физических наук. 1972. Т. 108. Вып. 9; Булаевский Л. Н. Структурный (пайерлсовский) переход в квазиодномерных кристаллах // Там же. 1975. Т. 115. Вып. 2; Силиньш Э. А., Тауре Л. Ф. Органические полупроводники. М., 1980.