Microsc. Microanal. Microstruct. 4, 453-460 (1993)
DOI: 10.1051/mmm:0199300405045300

Imaging of MnPS3 lamellar material and of Mn1- xPS3K2x(H2O) (x = 0.2) intercalated compound by Atomic Force Microscopy

Isabelle Lagadic et René Clément

Laboratoire de Chimie Inorganique, CNRS URA 420, Bât 420 Université Paris-Sud, F-91405 Orsay Cedex, France

Abstract
The surface of the insulating MnPS3 layered material and the related intercalation compound Mn1-xPS 3(K+)2x(x= 0.2) were observed by Atomic Force Microscopy (AFM) with an atomic resolution. Unexpectedly, pure MnPS3 surface displays three types of images. The sulfur atom plane is naturally observed, with a S-S distance (3.5 Å) in good agreement with the crystallographic structure. Moreover, we measured an other periodic spacing (6.5 A) which also appears on the images of the potassium intercalate surface. This feature is discussed in terms of structural modifications inside a MnPS3 sheet. The presence of guest species in the interlamellar space could explain this modification. In the case of pure MnPS3, water molecules could be reversibly inserted between the layers, thus disturbing the slab structure.

Résumé
Cet article décrit l'observation de la surface du matériau lamellaire isolant MnPS3 et du composé d'intercalation Mn1-xPS 3(K+)2x(x= 0.2) par Microscopie à Force Atomique (AFM). Dans les deux cas, les surfaces sont observées avec une résolution atomique. Curieusement, les images AFM d'un cristal de MnPS 3 révèlent trois types de surfaces. Comme attendu, nous avons observé le plan des atomes de soufre situés en surface; la distance mesurée entre deux atomes (3.5 A) étant en parfait accord avec les données cristallographiques du matériau. Mais de plus, nous avons mesuré une autre périodicité (6.5 A) qui apparaît également sur la surface du composé intercalé avec des ions potassium. Nous tentons d'expliquer ce phénomène par une modification structurale située à l'intérieur des feuillets de MnPS3. Selon toute vraisemblance, il est possible que la présence d'espèces insérées dans l'espace interlamellaire soit la cause de cette perturbation. Dans le cas du composé MnPS3 pur, l'insertion spontanée et réversible de molécules d'eau pourrait expliquer les modifications structurales observées en surface.

PACS
6837P - Atomic force microscopy (AFM).
6835B - Structure of clean surfaces (reconstruction).

Key words
Experimental study -- Surface structure -- Layered materials -- Intercalation compounds -- Atomic force microscopy -- Manganese compounds -- Potassium compounds -- Thiophosphates -- Surfaces -- Interfaces -- Condensed matter physics -- Materials science -- Physics -- Condensed state physics -- Inorganic compounds -- Transition element compounds


© EDP Sciences 1993