İnterkalasyon, farklı türde atomların molekülleri veya
grupları (katmanları) arasına, moleküller, iyonlar veya atomların geri
dönüşümlü olarak bir girişidir.
Katı hal kimyasında, interkalasyon genellikle kristalin
maddelerdeki tabakalar arasına veya diğer alanlara moleküllerin veya iyonların
geri döndürülebilir şekilde sokulması prosesini ifade eder. Muhtemel ‘ana (konakçı)’
maddeler grafit, geçiş metallerinin dikalsiyojenürleri, tabakalı çift
hidroksitler, doğal killer v.s., ‘misafir’ maddeler ise, konakçıların yapısal
öğeleri ile ayrılmış, ayrı tabakalar oluşturan yüklü kompleksler ve nötr
moleküller olan metallerin (alkali metal, Cu, Ag) atomları veya iyonlarını
içerir. İnterkalasyonun önemli bir özelliği ‘ev sahibi’ kristal yapının
bütünlüğünü korumaktır; genellikle latis parametrelerinde bir veya birkaç yönde
hafif bir artış gözlenir. İnterkalasyon (araya girme), konakçı maddenin
fiziksel ve kimyasal özelliklerinde, elektronik yapısında, elektriksel,
magnetik ve spektral özelliklerinde önemli bir değişiklik ile birlikte
olabilir.
İnterkalatlanmış bileşikler (interkalatlar) katalizörler,
katı elektrolitler, birincil ve ikincil güç kaynaklarında anot ve katot
malzemeleri, katı yağlayıcılar, maddelerin ayrılması ve saflaştırılması için
seçici sorbentler olarak kullanılırlar. TiFe, LaNi5, Mg2Ni
gibi intermetalik bileşiklerin kristal kafeslerine H2 girmesiyle
oluşan interkalatlar, metal matrisi ile zayıf şekilde bağlanmış hidrojen
atomları içerirler ve hidrojenasyon katalizörleri ve hidrojen akümülatörler
olarak kullanılabilirler. Lityum iyonlarının interkalasyon-deinterkalasyon
prosesleri, lityum-iyon pillerde elektrotların işlevsel temelini oluşturur.
Biyoloji ve tıpta interkalasyon genellikle DNA molekülünde
çeşitli ligandların birleşmesini gösterir. Özellikle etkili bir anti kanser
ilacı olan doxorubikin'in ana mekanizmalarından biri olan hızla büyüyen kanser
hücrelerinde DNA replikasyonunun ve transkripsiyonunun engellenmesine izin
verdiği için, bu proses özellikle pratik açıdan büyük ilgi uyandırır.
Tipik bir örnek, etidyum bromür, 300 nm civarında maksimum
adsorpsiyonu olan bir florofordur. DNA'ya bağlandığında adsorbsiyonu daha da
büyür. EtBr'nin bir mutajendir; çünkü DNA'nın interkalasyonunun DNA yapısında
değişikliğe neden olması ve DNA replikasyonu gibi DNA metabolizması süreçlerine
müdahele edebilir. (Bak. Eksfoliasyon)
Şekil: (a) Etidyum bromür, (b) DNA heliksin uzaması ve açılmasını gösteren interkalasyon prosesi
