Nova metoda za natančno določanje vodikovih izotopov v nanofilmi titanijeve hidride bi lahko napredovala shranjevanje vodika

V študiji, objavljeni v Nature Communications, so raziskovalci z Inštituta za industrijsko znanost na Tokijski univerzi [录田 1] poročali o metodi za določanje lokacije vodika v nanofilmih.

Ker so zelo majhni, se vodikovi atomi zlahka preselijo v okvir drugih materialov. Titanium absorbira vodik, da daje titanijeve hidride, zaradi česar je uporabna za aplikacije, kot je shranjevanje vodika.

Razumevanje, koliko je prisotnih vodikovih atomov in kje točno so lahko ključ do uglaševanja lastnosti materiala. Vendar pa je zaznavanje vodika s pogosto uporabljenimi tehnikami-kot elektronske sonde in rentgenske žarke-izziv zaradi pomanjkanja občutljivosti za majhne atome.

Raziskovalci so združili dve tehniki in jedrsko reakcijsko analizo (NRA) in ionsko kanalizacijo-, da so ustvarili dvodimenzionalno kotno preslikavo titanovih nanofilmov.

"Nanofilm TIH1.47 smo si natančno ogledali," razlaga vodilni avtor študije Takahiro Ozawa. "Razumevanje nanofilmov je koristno, saj številne aplikacije, povezane z vodikom, vključujejo površinske in podzemne reakcije. Uspeli smo natančno najti atome vodika in devterij v nanofilmu."

Vsi atomi devterij-izotop vodika z dvojno maso-na lokacijah v kristalu titana, znanega kot tetraedrski položaji. Vendar je bilo 11% prisotnih vodikovih atomov na mestih, opisanih kot oktaedra. Izračuni so pokazali, da je ta sorta na mestih znižala simetrijo, zaradi česar je bila rešetka bolj stabilna.

Ker devterij atomi niso zasedli oktaedrskih mest zaradi jedrskih kvantnih učinkov, bi lahko nadzor razmerja vodikovih izotopov uporabili kot sredstvo za nastavitev stabilnosti in lastnosti nanofilmov na podlagi predvidene uporabe.

"Sposobnost razlikovanja med obema izotopoma v hidridu je razkrila priložnost za nadzor," pravi Katsuyuki Fukutani, višji avtor. "To bo očitno imelo pomembne praktične aplikacije za proizvodnjo določenih pojavov, ki jih povzroča vodik."

Pričakuje se, da bo tudi izboljšano razumevanje titanovih hidridnih nanofilmov prispevalo tudi k shranjevanju vodika, trdnem elektrolitu in heterogeni uporabi katalize, ko se premikamo proti praktičnim in varnim zelenim rešitvam za prihodnost.