تأثیر هیدروژن بر ویژگی‌های مواد!

به گزارش مجله خبری نگار/برنا، پژوهشگران با استفاده از روش جدیدی موفق به مکان‌یابی دقیق اتم‌های هیدروژن در نانوفیلم‌ها شده‌اند؛ دستاوردی که پیامد‌های مهمی در زمینه ابررسانایی و دیگر ویژگی‌های مواد به همراه دارد.
این مطالعه که با بهره‌گیری از آنالیز واکنش هسته‌ای و کانال‌یابی یونی انجام شده، نحوه توزیع هیدروژن و ایزوتوپ‌های آن را در نانوفیلم‌های تیتانیوم نشان می‌دهد و بینش‌های ارزشمندی برای بهینه‌سازی ویژگی‌های مواد در کاربرد‌هایی مانند ذخیره‌سازی هیدروژن و کاتالیزور فراهم می‌کند.

تأثیر هیدروژن بر ویژگی‌های مواد

هیدروژن، با وجود اینکه کوچک‌ترین و سبک‌ترین اتم است، اثرات قابل‌توجهی بر مواد می‌گذارد؛ از جمله تغییر در ویژگی‌هایی مانند ابررسانایی و گذار فلز-عایق. اکنون پژوهشگران در ژاپن روشی برای شناسایی آسان‌تر هیدروژن در نانوفیلم‌ها ابداع کرده‌اند.
این مطالعه که در مجله Nature Communications منتشر شده است، توسط دانشمندان مؤسسه علوم صنعتی دانشگاه توکیو انجام شده و روش جدیدی را برای مکان‌یابی دقیق اتم‌های هیدروژن در نانوفیلم‌ها معرفی می‌کند.

نقش هیدروژن در نانوفیلم‌های تیتانیوم

اتم‌های هیدروژن به دلیل اندازه بسیار کوچکشان قادر به نفوذ در ساختار سایر مواد هستند. برای مثال، تیتانیوم با جذب هیدروژن به تیتانیوم هیدرید تبدیل می‌شود که در کاربرد‌هایی نظیر ذخیره‌سازی هیدروژن اهمیت دارد. با این حال، تشخیص هیدروژن به دلیل حساسیت پایین تکنیک‌های رایج، همچنان دشوار است.

روش‌های پیشرفته برای شناسایی هیدروژن

پژوهشگران با ترکیب دو تکنیک آنالیز واکنش هسته‌ای (NRA) و کانال‌یابی یونی موفق به ایجاد نقشه دو بعدی از نانوفیلم‌های تیتانیوم هیدرید شدند. در این روش، تمامی اتم‌های دوتریوم، ایزوتوپ هیدروژن، در مکان‌هایی از بلور تیتانیوم موسوم به موقعیت‌های چهاروجهی قرار داشتند؛ در حالی که ۱۱ درصد از اتم‌های هیدروژن در سایت‌هایی با نام هشت‌وجهی قرار داشتند. این تنوع در مکان‌یابی، باعث پایداری بیشتر شبکه بلوری شده است.

بهینه‌سازی ویژگی‌های نانوفیلم از طریق کنترل ایزوتوپی

به دلیل عدم اشغال موقعیت‌های هشت‌وجهی توسط اتم‌های دوتریوم، کنترل نسبت ایزوتوپ‌های هیدروژن می‌تواند به عنوان روشی برای تنظیم پایداری و ویژگی‌های نانوفیلم‌ها بر اساس کاربرد مورد نظر استفاده شود.
این یافته‌ها امکان جدیدی برای تولید پدیده‌های القاشده توسط هیدروژن فراهم می‌کند و انتظار می‌رود دانش پیشرفته از نانوفیلم‌های تیتانیوم هیدرید به کاربرد‌هایی در زمینه ذخیره‌سازی هیدروژن، الکترولیت‌های جامد و کاتالیزور‌های ناهمگن کمک کند و به راه‌حل‌های سبز و ایمن در آینده نزدیک منجر شود.