Kaedah baru untuk menentukan isotop hidrogen dalam nanofilm hidrida titanium boleh memajukan penyimpanan hidrogen

Dalam kajian yang diterbitkan dalam Nature Communications, penyelidik dari Institut Sains Perindustrian di University of Tokyo [录田 1] telah melaporkan kaedah untuk menentukan lokasi hidrogen dalam nanofilm.

Kerana mereka sangat kecil, atom hidrogen dapat dengan mudah berhijrah ke dalam kerangka bahan lain. Titanium menyerap hidrogen untuk memberikan hidrida titanium, menjadikannya berguna untuk aplikasi seperti penyimpanan hidrogen.

Memahami berapa banyak atom hidrogen yang ada dan di mana sebenarnya mereka dapat memberikan kunci untuk menyesuaikan sifat bahan. Walau bagaimanapun, mengesan hidrogen dengan teknik yang biasa digunakan-seperti probe elektron dan sinar-X-adalah mencabar kerana kekurangan kepekaan mereka untuk atom kecil.

Para penyelidik menggabungkan dua teknik-analisis tindak balas nuklear (NRA) dan penyaluran ion-untuk menghasilkan pemetaan sudut dua dimensi nanofilm titanium hidrida.

"Kami melihat dengan teliti nanofilm TIH1.47," jelas pengarang utama kajian Takahiro Ozawa. "Memahami nanofilms berguna kerana banyak aplikasi yang berkaitan dengan hidrogen melibatkan tindak balas permukaan dan bawah permukaan. Kami dapat dengan tepat mencari atom hidrogen dan deuterium dalam nanofilm."

Semua atom deuterium-isotop hidrogen dengan dua kali ganda jisimnya di lokasi di kristal titanium yang dikenali sebagai kedudukan tetrahedral. Walau bagaimanapun, 11% daripada atom hidrogen yang hadir berada di tapak yang digambarkan sebagai octahedral. Pengiraan menunjukkan bahawa mempunyai pelbagai ini di tapak menurunkan simetri, yang menjadikan kisi lebih stabil.

Kerana atom deuterium tidak menduduki tapak octahedral kerana kesan kuantum nuklear, mengawal nisbah isotop hidrogen boleh digunakan sebagai cara menala kestabilan dan sifat nanofilm berdasarkan aplikasi yang dimaksudkan.

"Mampu membezakan antara kedua -dua isotop dalam hidrida menunjukkan peluang untuk mengawal," kata Katsuyuki Fukutani, pengarang kanan. "Ini jelas akan mempunyai aplikasi praktikal yang penting untuk menghasilkan fenomena yang disebabkan oleh hidrogen tertentu."

Pemahaman yang dipertingkatkan mengenai nanofilm hidrida titanium juga dijangka menyumbang kepada penyimpanan hidrogen, elektrolit pepejal, dan aplikasi pemangkinan heterogen ketika kita bergerak ke arah penyelesaian hijau praktikal dan selamat untuk masa depan.