Актуальність. Розглянуто задачу накопичення електричної енергії не в електрохімічний спосіб, а за участі електронів та їх спінів, тобто створення так званих квантових акумуляторів та спінових конденсаторів. Об’єктом дослідження є синтезовані клатрати 4-кратно розширеної матриці GaSe з гостьовими контентами – нітритом натрію (NaNO2), сульфатом заліза (FeSO4) та їх коінтеркаляції NaNO2 FeSO4.
Мета роботи – синтез гетероструктурованих нанокомпозитних матеріалів, які володіли б великою міжфазною поверхнею розділу і забезпечували анізотропію електропровідності в залежності від напрямку; досягнення в таких матеріалах високих значень діелектричної проникності в поєднанні з меншим від 1 значенням тангенса кута електричних втрат.
Метод. Запропоновано інтеркаляційний підхід до створення гетероструктурованих нанокомпозитних матеріалів, що дозволяє використовуючи велику варіабельність гетероінгредієнтів створювати задані складні атомно-молекулярні комплекси типу «господар-гість» та комплекси ієрархічної будови «субгосподар-господар-гість». Методом рентгенівської дифрактометрії виявлено структурні зміну макрокомпозиту NaNO2FeSO4 при переході до гостьової нанообмеженої геометрії. На основі частотних залежностей питомого комплексного імпедансу з’ясовані закономірності струмопроходження та накопичення заряду в синтезованих наногібридах і вплив на них власне коінтеркаляції гостьових компонентів. Імпедансні фото- і магнетовідгуки виявили для певних архітектур гігантські фотодіелектричний, магніторезистивний та магнетоємнісний ефекти за кімнатних температур, які відкривають нові можливості їх практичного застосування у якості високочутливих сенсорів постійного магнітного поля та поля світлової хвилі.
Результати. Сформовано клатрати GaSe<NaNO2>, GaSe<FeSO4> та GaSe<NaNO2FeSO4>. Виявлено накопичення електричного заряду на міжфазних межах. Зафіксовано при кімнатній температурі ефекти від’ємної фотопровідності та гігантського магнітоопору; значне зростання фото-ЕРС; гігантський фотодіелектричний і магнітоємнісний ефекти.
Висновки. Коінтеркаляція NaNO2FeSO4 істотніше модифікує енергетичний спектр GaSe, ніж їх поокреме впровадження.
Синтезовані клатрати є перспективними (з коінтеркалатною архітектурою найбільше) для нових підходів у технології надчутливих сенсорів магнітного поля і поля світлової хвилі за кімнатних температур ємнісного типу, а також до створення квантових акумуляторів і квантових конденсаторів – новітньої альтернативи хімічним джерелам струму

супрамолекулярні ансамблі, клатрати, наногібриди, селенід галія, імпедансна спектроскопія, фотодіелектричний ефект, магнетоємність, квантові акумулятори, спінові конденсатори