Uusi menetelmä vety -isotooppien määrittämiseksi titaanihydridi -nanofilmeissä voisi edistää vedyn varastointia

Nature Communications -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa, joka on julkaissut Tokion yliopiston teollisuustieteen instituutin tutkijat, ovat ilmoittaneet menetelmän vedyn sijainnin määrittämiseksi nanofilmeissä.

Koska ne ovat hyvin pieniä, vetyatomit voivat helposti siirtyä muiden materiaalien puitteisiin. Titaani absorboi vetyä titaanihydridien saamiseksi, mikä tekee siitä hyödyllisen sovelluksissa, kuten vedyn varastossa.

Ymmärtäminen, kuinka monta vetyatomia on läsnä ja missä ne tarkalleen ne ovat, voi tarjota avaimen materiaalin ominaisuuksien virittämiseen. Vedyn havaitseminen yleisesti käytetyillä tekniikoilla, kuten elektronikoettimet ja röntgenkuvat-ovat kuitenkin haastavia, koska pienten atomien herkkyyttä puuttuu.

Tutkijat yhdistivät kaksi tekniikan ydinreaktioanalyysiä (NRA) ja ionikanavan, jotta voidaan tuottaa kaksiulotteinen titaanihydridi-nanofilmien kulmakartoitus.

"Tarkastelimme tarkkaan TIH1.47 -nanofilmiä", selittää tutkimuksen pääkirjailija Takahiro Ozawa. "Nanofilmien ymmärtäminen on hyödyllistä, koska moniin vetyyn liittyviin sovelluksiin sisältyy pinta- ja pintareaktioita. Pystyimme paikantamaan tarkasti sekä nanofilmin vety- että deuterium-atomit."

Kaikki deuterium-atomit-vety-isotooppi, jolla on kaksinkertainen massa, paikoissa titaanikiteessä, joka tunnetaan tetraedrina. Kuitenkin 11% läsnä olevista vetyatomeista oli kohdissa, jotka oli kuvattu oktaedrina. Laskelmat osoittivat, että tämän lajikkeen pitäminen sivustoissa laski symmetriaa, mikä teki hilasta vakaamman.

Koska deuterium -atomit eivät käyttäneet oktaedrisia kohtia ydinkvanttivaikutusten takia, vety -isotoopien suhdetta voidaan käyttää keinona virittää nanofilmien stabiilisuus ja ominaisuudet suunnitellun sovelluksen perusteella.

"Mahdollisuus erottaa hydridin kaksi isotoopia paljasti mahdollisuuden hallita", sanoo vanhempi kirjailija Katsuyuki Fukutani. "Tällä on selvästi tärkeitä käytännön sovelluksia tietyn vedyn aiheuttamien ilmiöiden tuottamiseksi."

Titaanihydridi -nanofilmien parantuneen ymmärtämisen odotetaan myös edistävän vedyn varastointia, kiinteää elektrolyytti- ja heterogeenisiä katalyysisovelluksia siirtyessämme kohti käytännöllisiä ja turvallisia vihreitä ratkaisuja tulevaisuuteen.