El triseleniuro de niobio es un compuesto inorgánico que pertenece a la clase de tricalcogenuros de metales de transición . Tiene la fórmula NbSe3 . Fue el primer ejemplo informado de compuesto unidimensional que exhibió el fenómeno de ondas de densidad de carga deslizantes . [1] Debido a sus muchos estudios y fenómenos exhibidos en mecánica cuántica, el triseleniuro de niobio se ha convertido en el sistema modelo para ondas de densidad de carga cuasi-1-D.
El triseleniuro de niobio tiene una estructura altamente anisotrópica . Los centros Nb 4+ están unidos dentro de prismas trigonales definidos por seis ligandos Se. Dos pares de estos seis átomos de Se están unidos entre sí para formar el poliseleniuro Se2−2; los otros dos existen como el Se 2− monatómico . [2] Los prismas NbSe 6 forman cadenas coparalelas infinitas. Aunque los prismas comparten la misma coordinación, la celda consta de tres tipos de cadena repetidos dos veces, donde cada cadena se define por su longitud de enlace Se–Se. Las longitudes de enlace Se–Se son 2,37, 2,48 y 2,91 angstroms . [3] [4]
El compuesto se prepara mediante la reacción en estado sólido calentando niobio y selenio a 600 a 700 °C:
Los cristales negros resultantes pueden contener impurezas de NbSe2 . Las muestras se pueden purificar mediante transporte químico de vapor (CVT) entre 650 y 700 °C. El límite inferior de CVT se determinó por la temperatura a la que el NbSe2 ya no es estable. [5]
Las mediciones en NbSe 3 proporcionaron evidencia significativa del transporte de ondas de densidad de carga (CDW), fijación de CDW, magnetismo, oscilaciones de Shubnikov-de Hass y el efecto Aharonov-Bohm .
La resistividad eléctrica de la mayoría de los compuestos metálicos disminuye a medida que disminuye la temperatura. En su mayor parte, el NbSe 3 sigue esta tendencia, excepto que existen dos anomalías en las que la resistividad eléctrica alcanza dos máximos locales a 145 K (−128 °C) y 59 K (−214 °C). Los máximos dan como resultado una disminución brusca de la conductividad eléctrica. Esta observación se explica por las formaciones de ondas de densidad de carga que abren los huecos en la superficie de Fermi . La apertura hace que el sistema lineal 1-D se comporte más como un semiconductor y menos como un metal, una transición comúnmente conocida como transición de Peierls . El NbSe 3 sigue siendo metálico a pesar de la transición de Peierls porque la formación de ondas de densidad de carga no elimina por completo la superficie de Fermi, un fenómeno conocido como anidamiento imperfecto de la superficie de Fermi. [6]
En forma de nanofibras , el NbSe3 exhibe superconductividad por debajo de 2 K (−271 °C).
El triseleniuro de niobio se ha considerado como un material de cátodo para baterías de litio recargables debido a su estructura fibrosa, alta conductividad eléctrica y altas densidades de energía gravimétrica y volumétrica a temperatura ambiente. [7]