วิธีการใหม่สำหรับการระบุไอโซโทปไฮโดรเจนในนาโนฟิล์มไทเทเนียมไฮไดรด์สามารถเพิ่มการจัดเก็บไฮโดรเจนได้

ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ใน Nature Communications นักวิจัยจากสถาบันวิทยาศาสตร์อุตสาหกรรมที่ [录田 1] University of Tokyo ได้รายงานวิธีการกำหนดที่ตั้งของไฮโดรเจนในนาโนฟิล์ม

เนื่องจากมีขนาดเล็กมากอะตอมไฮโดรเจนสามารถโยกย้ายไปยังกรอบของวัสดุอื่น ๆ ได้อย่างง่ายดาย ไทเทเนียมดูดซับไฮโดรเจนเพื่อให้ไทเทเนียมไฮไดรด์ทำให้มีประโยชน์สำหรับการใช้งานเช่นการจัดเก็บไฮโดรเจน

การทำความเข้าใจจำนวนอะตอมไฮโดรเจนที่มีอยู่และที่ใดที่พวกเขาสามารถให้กุญแจในการปรับคุณสมบัติของวัสดุ อย่างไรก็ตามการตรวจจับไฮโดรเจนด้วยเทคนิคที่ใช้กันทั่วไปเช่นเดียวกับโพรบอิเล็กตรอนและรังสีเอกซ์-เป็นสิ่งที่ท้าทายเนื่องจากขาดความไวต่ออะตอมขนาดเล็ก

นักวิจัยได้รวมสองเทคนิคการวิเคราะห์ปฏิกิริยานิวเคลียร์ (NRA) และไอออนช่องทางเพื่อสร้างการทำแผนที่เชิงมุมสองมิติของไทเทเนียมไฮไดรด์นาโนฟิล์ม

“ เราลองดู Nanofilm TIH1.47 อย่างใกล้ชิด” ผู้เขียนนำของ Takahiro Ozawa อธิบาย "การทำความเข้าใจนาโนฟิล์มมีประโยชน์เนื่องจากการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนจำนวนมากเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาพื้นผิวและพื้นผิวใต้ผิวดินเราสามารถค้นหาได้อย่างแม่นยำทั้งอะตอมไฮโดรเจนและดิวเทอเรียมในนาโนฟิล์ม"

อะตอมดิวเทอเรียมทั้งหมด-ไอโซโทปของไฮโดรเจนที่มีมวลเป็นสองเท่าของสถานที่ในคริสตัลไทเทเนียมที่รู้จักกันในชื่อ tetrahedral อย่างไรก็ตาม 11% ของอะตอมไฮโดรเจนที่มีอยู่ในไซต์ที่อธิบายว่าเป็นแปดด้าน การคำนวณแสดงให้เห็นว่าการมีความหลากหลายนี้ในไซต์ลดความสมมาตรซึ่งทำให้ขัดแตะมีเสถียรภาพมากขึ้น

เนื่องจากอะตอมดิวเทอเรียมไม่ได้ครอบครองไซต์แปดด้านเนื่องจากผลกระทบควอนตัมนิวเคลียร์การควบคุมอัตราส่วนของไอโซโทปไฮโดรเจนสามารถใช้เป็นวิธีการปรับความเสถียรและคุณสมบัติของนาโนฟิล์มตามการใช้งานที่ตั้งใจไว้

“ ความสามารถในการแยกความแตกต่างระหว่างไอโซโทปทั้งสองในไฮไดรด์เผยให้เห็นโอกาสในการควบคุม” Katsuyuki Fukutani ผู้เขียนอาวุโสกล่าว "สิ่งนี้จะมีการใช้งานที่สำคัญในทางปฏิบัติอย่างชัดเจนสำหรับการผลิตปรากฏการณ์ที่เกิดจากไฮโดรเจนโดยเฉพาะ"

ความเข้าใจที่เพิ่มขึ้นของแผ่นนาโนไทเทเนียมไฮไดรด์นั้นคาดว่าจะมีส่วนร่วมในการจัดเก็บไฮโดรเจนอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งและแอพพลิเคชั่นเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกันในขณะที่เราก้าวไปสู่การแก้ปัญหาสีเขียวที่ใช้งานได้จริงและปลอดภัยสำหรับอนาคต