Új módszer a hidrogén izotópok meghatározására a titán -hidrid nanofilmekben, elősegítheti a hidrogén tárolását

A Nature Communications -ben közzétett tanulmányban a Tokiói Egyetem Ipari Tudományos Intézetének kutatói beszámoltak a hidrogén helyének nanofilmekben történő meghatározására szolgáló módszerről.

Mivel nagyon kicsik, a hidrogénatomok könnyen vándorolhatnak más anyagok keretébe. A titán abszorbeálja a hidrogént, hogy titán -hidrideket kapjon, így hasznos lehet az olyan alkalmazásokhoz, mint a hidrogén tárolás.

Annak megértése, hogy hány hidrogénatom van jelen, és pontosan hol vannak, biztosíthatja a kulcsot az anyag tulajdonságainak hangolásához. A hidrogén detektálása azonban általánosan használt technikákkal, például az elektronszondákkal és a röntgenfelvételekkel-kihívást jelent, mivel nincs érzékenységük a kis atomok iránt.

A kutatók kombinálták a két technikát-nukleáris reakcióelemzést (NRA) és az ioncsatornázást, hogy a titán-hidrid nanofilmek kétdimenziós szögelterülését generálják.

"Alaposan megvizsgáltuk a TIH1.47 nanofilmet" - magyarázza a Takahiro Ozawa tanulmány vezető szerzője. "A nanofilmek megértése hasznos, mivel sok hidrogénnel kapcsolatos alkalmazás felszíni és felszín alatti reakciókat tartalmaz. Pontosan meg tudtuk találni mind a hidrogén, mind a deutérium atomokat a nanofilmben."

Az összes deutérium-atom és a hidrogén izotópja dupla tömege volt a titán kristály tetraéder pozícióinak nevezett titán kristály helyén. A jelenlévő hidrogénatomok 11% -a azonban oktaédernek nevezett helyeken volt. A számítások azt mutatták, hogy ennek a változatosságnak a helye a helyeken csökkentette a szimmetriát, ami a rácsot stabilabbá tette.

Mivel a deutérium atomok nem foglaltak el oktaéder helyeket a nukleáris kvantumhatások miatt, a hidrogén izotópok arányának szabályozását felhasználhatjuk a nanofilmek stabilitásának és tulajdonságainak hangolására a tervezett alkalmazás alapján.

"A hidrid két izotópja megkülönböztetésének lehetősége kiderítette a kontroll lehetőségét" - mondja Katsuyuki Fukutani, az idősebb szerző. "Ennek egyértelműen fontos gyakorlati alkalmazásai lesznek az adott hidrogén által kiváltott jelenségek előállításához."

A titán -hidrid nanofilmek fokozott megértése szintén várhatóan hozzájárul a hidrogén tárolásához, a szilárd elektrolit és a heterogén katalízishez, amikor a gyakorlati és biztonságos zöld megoldások felé haladunk a jövőre.