Jauna metode ūdeņraža izotopu noteikšanai titāna hidrīda nanofilmās varētu uzlabot ūdeņraža uzglabāšanu

Pētījumā, kas publicēts Nature Communications, [录田 1] Tokijas Universitātes Rūpniecības zinātnes institūta pētnieki ir ziņojuši par metodi ūdeņraža atrašanās vietas noteikšanai nanofilmās.

Tā kā tie ir ļoti mazi, ūdeņraža atomi var viegli migrēt citu materiālu ietvaros. Titāns absorbē ūdeņradi, lai iegūtu titāna hidrīdus, padarot to noderīgu tādiem lietojumiem kā ūdeņraža uzglabāšana.

Izpratne par to, cik daudz ūdeņraža atomu ir un kur tie tieši atrodas, var nodrošināt atslēgu materiāla īpašību noregulēšanai. Tomēr ūdeņraža noteikšana ar parasti izmantotām metodēm, piemēram, elektronu zondes un rentgena starus, ir izaicinoši, jo viņiem trūkst jutības pret mazajiem atomiem.

Pētnieki apvienoja divas metodes-kodolreakcijas analīzi (NRA) un jonu novirzīšanu, lai ģenerētu titāna hidrīda nanofilmu divdimensiju leņķisko kartēšanu.

"Mēs cieši apskatījām tih1.47 nanofilmu," skaidro pētījuma Takahiro Ozawa galvenais autors. "Izpratne par nanofilmām ir noderīga, jo daudzi ar ūdeņradi saistīti pielietojumi ir saistīti ar virsmas un pazemes reakcijām. Mēs varējām precīzi noteikt gan ūdeņraža, gan deitērija atomus nanofilmā."

Visi deitērija atomi-ūdeņraža izotops ar divkāršu masu, kas atrodas vietās titāna kristālā, kas pazīstams kā tetraedriskās pozīcijas. Tomēr 11% no klāt esošajiem ūdeņraža atomiem atradās vietās, kas raksturotas kā oktaedriska. Aprēķini parādīja, ka šī šķirne vietās samazināja simetriju, kas režģi padarīja stabilāku.

Tā kā deitērija atomi neieņēma oktaedriskās vietas kodola kvantu efektu dēļ, ūdeņraža izotopu attiecību kontrolēt varētu izmantot kā līdzekli nanofilmu stabilitātes un īpašību noregulēšanai, pamatojoties uz paredzēto pielietojumu.

"Spēja atšķirt divus izotopus hidrīdā atklāja kontroles iespēju," saka Katsuyuki Fukutani, vecākais autors. "Tam acīmredzami būs svarīgi praktiski pielietojumi konkrētu ūdeņraža izraisītu parādību iegūšanai."

Paredzams, ka arī uzlabota izpratne par titāna hidrīda nanofilmām veicinās ūdeņraža uzglabāšanu, cieto elektrolītu un neviendabīgu katalīzes pielietojumu, virzoties uz nākotnes praktiskiem un drošiem zaļiem risinājumiem.