Новий метод визначальних ізотопів водню в титанові гідридних нанофільмах може просунути зберігання водню

У дослідженні, опублікованому в Nature Communications, дослідники Інституту промислових наук в Університеті Токіо [录田 1] повідомили про метод визначення місця розташування водню в нанофільмах.

Оскільки вони дуже маленькі, атоми водню можуть легко мігруються в рамки інших матеріалів. Титан поглинає водень, щоб надати гідриди титану, що робить його корисним для таких застосувань, як зберігання водню.

Розуміння, скільки присутніх атомів водню і де саме вони можуть забезпечити ключ до налаштування властивостей матеріалу. Однак виявлення водню за допомогою часто використовуваних методик-це як електронні зонди та рентген, є складними через відсутність чутливості до малих атомів.

Дослідники поєднали два методики аналізу реакцій (NRA) та іонне каналізацію, щоб генерувати двовимірне кутове відображення нанофільм гідриду титану.

"Ми уважно подивилися на нанофільм TIH1.47", - пояснює головний автор дослідження Такахіро Озава. "Розуміння нанофільм корисно, оскільки багато застосувань, пов'язаних з воднем, включають поверхневі та підземні реакції. Ми змогли точно знайти як атоми водню, так і дейтерію в нанофільмі".

Весь атоми дейтерію-ізотоп водню з подвійною його масою в місцях у кристалі титану, відомий як тетраедричні положення. Однак 11% присутніх атомів водню були на місцях, описаних як октаедри. Розрахунки показали, що наявність цього різноманіття на ділянках знизило симетрію, що зробило решітку більш стійкою.

Оскільки атоми дейтерію не займали октаедричні ділянки через ядерні квантові ефекти, контроль за співвідношенням ізотопів водню може використовуватися як засіб налаштування стабільності та властивостей нанофільм на основі передбачуваного застосування.

"Вміти розмежовувати два ізотопи в гідриді виявили можливість для контролю", - каже Кацуюкі Фукутані, старший автор. "Це, очевидно, матиме важливі практичні програми для отримання певних явищ, спричинених воднем".

Очікується, що посилене розуміння нанофільм гідриду титану також сприятиме зберіганню водню, твердих електролітів та неоднорідних застосувань каталізу, коли ми рухаємось до практичних та безпечних зелених рішень для майбутнього.