Vanadi(IV) oxide hoac vanadi dioxide la mot hop chat vo co co cong thuc hoa hoc VO2. No la mot chat ran mau xanh duong đam. Vanadi(IV) oxide la chat luong tinh, hoa tan trong acid khong oxy hoa đe tao ra ion vanadyl mau xanh lam, [VO]2+ va trong kiem tao ra ion [V4O9]2− mau nau, hoac o pH cao [VO4]4−. VO2 co su chuyen pha rat gan voi nhiet đo ≈ 66 ℃. Đien tro suat, đo mo, v.v., co the thay đoi theo đieu kien. Do nhung đac tinh nay, no đa đuoc su dung trong lop phu be mat, cam bien, va hinh anh. Cac ung dung tiem nang bao gom su dung trong cac thiet bi bo nho, bo chuyen mach đoi pha, he thong lien lac hang khong vu tru va tinh toan than kinh co.


Tinh chat = Cau truc =

O nhiet đo duoi Tc = 340 K (67 ℃), VO2 co cau truc tinh the đon nghieng (nhom khong gian P21/c). Tren Tc, cau truc la bon phuong, giong nhu rutil (TiO2). Trong pha đon nghieng, cac ion V4+ tao thanh cac cap doc theo truc c, dan đen khoang cach V–V ngan va dai xen ke la 2,65 A va 3,12 A. Đe so sanh, trong pha rutil, cac ion V4+ cach nhau mot khoang co đinh la 2,96 A. Ket qua la so luong ion V4+ trong tinh the tang gap đoi tu pha rutil sang pha đon ta.
Hinh thai can bang cua hat VO2 co dang thau kinh, gioi han ben boi be mat (110), la nhung mat phang on đinh nhat. Be mat co xu huong bi oxy hoa đoi voi thanh phan khong xac đinh, voi oxy đuoc hap thu tren be mat (110) tao thanh cac ion vanadyl. Su hien dien cua cac ion V5+ tren be mat cua phim VO2 đa đuoc xac nhan bang quang pho quang đien tu tia X.


= Đien tu =
O nhiet đo chuyen tiep rutil sang đon ta (67 ℃), VO2 cung the hien su chuyen tiep tu kim loai sang ban dan trong cau truc đien tu cua no: pha rutil co tinh kim loai trong khi pha đon ta la ban dan. Đo rong vung quang hoc cua VO2 trong pha đon ta o nhiet đo thap la khoang 0,7 eV.


= Nhiet =
Chat VO2 mau thuan voi đinh luat Wiedemann-Franz cho rang ty le giua phan gop đien tu cua đo dan nhiet (κ) voi đo dan đien (σ) cua kim loai ty le voi nhiet đo. Đo dan nhiet co the do chuyen đong cua electron la 10% so voi luong đuoc du đoan boi đinh luat Wiedemann-Franz. Ly do cho đieu nay duong nhu la cach chat long ma cac đien tu di chuyen qua vat lieu, lam giam chuyen đong đien tu ngau nhien đien hinh. Đo dan nhiet  cua VO2 ≈ 0,2 W/m⋅K, đo dan đien ≈ 8,0×105 S/m.
Cac ung dung cua VO2 bao gom chuyen đoi nhiet thai tu đong co va thiet bi thanh đien nang hoac dung lam tam phu cua so giup cac toa nha luon mat me. Đo dan nhiet thay đoi khi VO2 đuoc tron voi cac vat lieu khac. O nhiet đo thap, no co the hoat đong nhu mot chat cach nhiet, trong khi dan nhiet o nhiet đo cao hon.


Tong hop va cau truc Theo phuong phap đuoc Berzelius mo ta, VO2 đuoc đieu che bang cach cho hon hop vanadi(III) oxide va vanadi(V) oxide tac dung voi nhau:

V2O5 + V2O3 → 4VO2
O nhiet đo phong, VO2 co cau truc rutil bi bien dang voi khoang cach giua cac cap nguyen tu V ngan hon chi ra lien ket kim loai-kim loai. Tren 68 ℃ cau truc chuyen sang dang rutil khong bi bien dang va cac lien ket kim loai-kim loai bi pha vo lam tang đo dan đien va đo cam tu khi cac đien tu lien ket đuoc "giai phong". Nguon goc cua chat cach đien nay van con gay tranh cai va đuoc quan tam ca đoi voi vat ly vat chat ngung tu va cac ung dung thuc te, chang han nhu cong tac đien, bo loc đien co the đieu chinh, bo gioi han cong suat, bo dao đong nano, memristor, hieu ung truong bong ban dan va sieu vat lieu.


Phan xa hong ngoai VO2 the hien tinh chat phan xa phu thuoc vao nhiet đo. Khi đuoc lam nong tu nhiet đo phong len 80 ℃, buc xa nhiet cua vat lieu tang len binh thuong cho đen 74 ℃, truoc khi đot ngot giam xuong khoang 20 ℃. O nhiet đo phong VO2 gan nhu trong suot đoi voi anh sang hong ngoai. Khi nhiet đo cua no tang len, no dan dan chuyen sang phan xa. O nhiet đo trung gian, no hoat đong nhu mot chat đien moi hap thu cao.
Mot mang mong vanadi(IV) oxide tren nen phan xa cao (đoi voi cac buoc song hong ngoai cu the) nhu sapphire co the hap thu hoac phan xa, phu thuoc vao nhiet đo. Đo phat xa cua no thay đoi đang ke theo nhiet đo. Khi vanadi(IV) oxide đuoc tang nhiet đo len, cau truc bi giam đo phat xa đot ngot – đoi voi may anh hong ngoai so voi thuc te.
Thay đoi vat lieu nen, vi du, thanh thiec inđi oxide, va đoi lop phu vanadi(IV) oxide bang cach pha tap, lam cang va cac quy trinh khac se lam thay đoi buoc song va pham vi nhiet đo ma tai đo cac hieu ung nhiet đuoc quan sat thay.
Cac cau truc kich thuoc nano xuat hien trong vung chuyen tiep cua vat lieu co the ngan chan buc xa nhiet khi nhiet đo tang len. Pha tap chat phu voi wolfram lam giam pham vi nhiet xuong nhiet đo phong.


Su dung = Kiem soat buc xa hong ngoai =
Mang vanadi(IV) oxide khong pha tap chat va co pha tap chat wolfram co the hoat đong nhu lop phu "loc quang pho" đe ngan chan su truyen tia hong ngoai va giam su that thoat nhiet ben trong toa nha qua cua so. Thay đoi luong wolfram cho phep đieu chinh nhiet đo chuyen pha voi toc đo 20 ℃ tren 1 phan tram nguyen tu cua wolfram. Lop phu co mau vang luc nhat.
Cac ung dung tiem nang khac dua vao đac tinh nhiet cua no bao gom nguy trang thu đong, đen hieu nhiet, thong tin lien lac hoac đe tang toc đo hoac lam cham qua trinh lam mat mot cach co chu y (co the huu ich trong nhieu cau truc tu nha đen ve tinh).
Vanadi(IV) oxide co the hoat đong nhu bo đieu bien quang hoc cuc nhanh, bo đieu bien hong ngoai cho he thong dan đuong ten lua, may anh, luu tru du lieu va cac ung dung khac. Su chuyen pha giua pha dan đien phan xa va ban dan trong suot xay ra o 68 ℃, va co the xay ra trong khoang thoi gian ngan nhat la 100 femto giay (10−13 giay).
Qua trinh chuyen pha kim loai-chat cach đien trong VO2 co the o cap đo nano bang cach su dung đau kinh hien vi luc nguyen tu dan đien thien vi, chi ra cac ung dung trong tinh toan va luu tru thong tin.


Xem them Pin oxy hoa khu vanadi


Tham khao Nguon đuoc trich dan Haynes, William M., bien tap (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (an ban thu 92). CRC Press. ISBN 978-1439855119.