Nova metoda za utvrđivanje izotopa vodika u nanofilmima hidrida titana mogla bi unaprijediti skladištenje vodika

U studiji objavljenoj u Nature Communications, istraživači s Instituta za industrijsku znanost na Sveučilištu u Tokiju [录田 1] izvijestili su o metodi za određivanje lokacije vodika u nanofilmima.

Budući da su vrlo mali, atomi vodika lako se mogu migrirati u okvir drugih materijala. Titanij apsorbira vodik kako bi dao titanijski hidridi, što ga čini korisnim za primjene poput skladištenja vodika.

Razumijevanje koliko je atoma vodika prisutno i gdje točno mogu pružiti ključ za podešavanje svojstava materijala. Međutim, otkrivanje vodika s najčešće korištenim tehnikama-poput elektronskih sondi i rendgenskih zraka-izazovno je zbog nedostatka osjetljivosti za male atome.

Istraživači su kombinirali dvije tehnike-nuklearne analize reakcije (NRA) i ionsko usmjeravanje da bi stvorili dvodimenzionalno kutno mapiranje nanofilma titanovog hidrida.

"Pomno smo pogledali nanofilm TIH1.47", objašnjava vodeći autor studije Takahiro Ozawa. "Razumijevanje nanofilma je korisno jer mnoge primjene povezane s vodikom uključuju površinske i podzemne reakcije. Uspjeli smo precizno locirati i atome vodika i deuterija u nanofilmu."

Svi atomi deuteriju-izotop vodika s dvostrukim masama-na lokacijama u kristalu titana poznatog kao tetraedralni položaji. Međutim, 11% prisutnih atoma vodika bilo je na mjestima opisana kao oktaedrala. Izračuni su pokazali da je ta raznolikost na mjestima spustila simetriju, što je rešetku učinilo stabilnijom.

Budući da atomi deuterijuma nisu zauzimali oktaedralna mjesta zbog nuklearnih kvantnih učinaka, kontrola omjera izotopa vodika mogla bi se upotrijebiti kao sredstvo za podešavanje stabilnosti i svojstava nanofilma na temelju namjeravane primjene.

"Mogućnost razlikovanja između dva izotopa u hidridu otkrila je priliku za kontrolu", kaže Katsuyuki Fukutani, stariji autor. "To će očito imati važne praktične primjene za proizvodnju određenih pojava izazvanih vodikom."

Očekuje se da će poboljšano razumijevanje nanofilma hidrida titana također pridonijeti skladištu vodika, čvrstom elektrolitu i heterogenim primjenama katalize dok se krećemo prema praktičnim i sigurnim zelenim otopinama za budućnost.