Trisulfure de titane

Le trisulfure de titane est un composé chimique de formule TiS₃. Il est formé de cations de titane à l'état d'oxydation +4 liés chacun à un anion sulfure S²⁻ et un anion disulfure S₂²⁻. Il se présente comme un solide noir à cristaux en forme d'aiguilles à l'éclat gras ou argenté rappelant celui du graphite. Six atomes de soufre entourent chaque atome de titane en formant un prisme trigonal déformé^[3], l'ensemble des prismes s'arrangeant de telle sorte que les atomes de titane soient alignés en formant une chaîne continue avec les anions sulfure tandis que les anions disulfure sont disposés latéralement et orthogonalement à cet axe, les liaisons S−S disposées comme les marches d'une échelle. Cette structure cristalline particulière lui confère des propriétés électroniques anisotropes intéressantes, notamment comme semiconducteur bidimensionnel^[6]. TiS₃ est ainsi un semiconducteur de type n avec une largeur de bande interdite d'environ 1 eV^[1] dont la mobilité électronique varie de 80 cm²/V/s le long de l'axe a à 40 cm²/V/s le long de l'axe b^[7].

Trisulfure de titane
__ Ti     __ S Structure cristalline du trisulfure de titane[1].
Identification
No CAS	12423-80-2
PubChem	19601218
SMILES	[S-][S-].S=[Ti+2] PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/S2.S.Ti/c1-2;;/q-2;;+2 Std. InChIKey : RGUCSXGYMUXFSS-UHFFFAOYSA-N
Apparence	solide cristallisé noir à l'éclat gras ou argenté[2],[3]
Propriétés chimiques
Formule	S3Ti
Masse molaire[4]	144,062 ± 0,016 g/mol S 66,78 %, Ti 33,23 %,
Propriétés physiques
T° fusion	> 600 °C[5]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
modifier

Il est possible de faire croître des barbes cristallisées de quelques millimètres de long directement par transport chimique (en) à partir des éléments à 500 °C en utilisant l'excès de soufre comme gaz de transport^[1],[8].

• 
  Barbes de TiS₃ cristallisé à la surface du quartz (2)^[1].
• 
  Microscopie électronique en transmission de ce matériau avec sa transformée de Fourier rapide en bas à droite^[7].

Notes et références

1. (en) Alexey Lipatov, Peter M. Wilson, Mikhail Shekhirev, Jacob D. Teeter, Ross Netusil et Alexander Sinitskii, « Few-layered titanium trisulfide (TiS₃) field-effect transistors », Nanoscale, vol. 7, n^o 29,‎ 7 août 2015, p. 12291-12296 (PMID 26129825, DOI 10.1039/C5NR01895A, Bibcode 2015Nanos...712291L, lire en ligne ).
2. (de) A. F. Holleman, E. Wiberg et N. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102^e  éd., Walter de Gruyter, Berlin, 2007, p. 1528. (ISBN 978-3-11-017770-1)
3. (en) Russell R. Chianelli et Martin B. Dines, « Reaction of butyllithium with transition metal trichalcogenides », Inorganic Chemistry, vol. 14, n^o 10,‎ octobre 1975, p. 2417-2421 (DOI 10.1021/ic50152a023, lire en ligne).
4. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
5. (en) Mohammad Talib, Rana Tabassum, S. S. Islam et Prabhash Mishra, « Influence of growth temperature on titanium sulphide nanostructures: from trisulphide nanosheets and nanoribbons to disulphide nanodiscs », RSC Advances, vol. 9, n^o 2,‎ 2 janvier 2019, p. 645-657 (DOI 10.1039/C8RA08181F, lire en ligne).
6. (en) Joshua O. Island, Robert Biele, Mariam Barawi, José M. Clamagirand, José R. Ares, Carlos Sánchez, Herre S. J. van der Zant, Isabel J. Ferrer, Roberto D’Agosta et Andres Castellanos-Gomez, « Titanium trisulfide (TiS₃): a 2D semiconductor with quasi-1D optical and electronic properties », Scientific Reports, vol. 6,‎ mars 2016, article n^o 22214 (PMID 26931161, PMCID 4773990, DOI 10.1038/srep22214, Bibcode 2016NatSR...622214I, arXiv 1510.06889, lire en ligne ).
7. (en) Kedi Wu, Engin Torun, Hasan Sahin, Bin Chen, Xi Fan, Anupum Pant, David Parsons Wright, Toshihiro Aoki, Francois M. Peeters, Emmanuel Soignard et Sefaattin Tongay, « Unusual lattice vibration characteristics in whiskers of the pseudo-one-dimensional titanium trisulfide TiS₃ », Nature Communications, vol. 7,‎ septembre 2016, article n^o 12952 (DOI 10.1038/ncomms12952, Bibcode 2016NatCo...712952W, S2CID 1595553, lire en ligne ).
8. (en) O. Gorochov, A. Katty, N. Le Nagard, C. Levy-Clement et D. M. Schleich, « Photoelectrochemical study of TiS₃ in aqueous solution », Materials Research Bulletin, vol. 18, n^o 1,‎ janvier 1983, p. 111-118 (DOI 10.1016/0025-5408(83)90178-2, lire en ligne).

• Portail de la chimie