Un gruppo di ricerca presso l'Istituto nazionale per la scienza dei materiali ha effettuato la prima osservazione della struttura elettronica in nanoparticelle di lega argento-rodio (Ag-Rh) per indagare sul motivo per cui la lega possiede una proprietà di assorbimento/immagazzinamento dell'idrogeno come il palladio (Pd), dato che Ag e Rh sfusi non formano una lega, e che nessuno dei due elementi da solo è un metallo che assorbe/immagazzina l'idrogeno. Si prevede che questi risultati promuoveranno ulteriormente la creazione di nuovi materiali funzionali attraverso la fusione di diversi elementi, una tecnica paragonata all'alchimia moderna.

Nella tavola periodica degli elementi, Pd si trova tra Rh e Ag, due elementi incapaci di assorbire/immagazzinare idrogeno. Bulk Ag e Rh non sono in grado di formare leghe. Solo quando questi elementi sono disposti in modo da avere una dimensione di circa 10-20 nanometri, sono in grado di formare leghe, e Ag _0,5 RH _0,5 le nanoparticelle di lega con un rapporto di contenuto di Ag-Rh 1 a 1 immagazzinano idrogeno come fa il Pd. Però, non era noto il motivo per cui Ag _0,5 RH _0,5 le nanoparticelle di lega possedevano una proprietà così inaspettata. è critico, in termini di acquisizione di conoscenze fondamentali nello sviluppo materiale, comprendere sperimentalmente e teoricamente la struttura elettronica delle nanoparticelle di lega Ag-Rh, che si ritiene sia strettamente associato alla proprietà di assorbimento/immagazzinamento dell'idrogeno.

Il team di ricerca ha esaminato la struttura elettronica della banda di valenza nelle nanoparticelle di lega Ag-Rh effettuando misurazioni utilizzando la spettroscopia fotoelettronica ad alta risoluzione che emette radiazione di sincrotrone ad alta brillantezza e conducendo calcoli teorici. È estremamente difficile esaminare la struttura elettronica interna delle particelle che hanno un diametro di circa 10-20 nanometri effettuando misurazioni in un laboratorio dotato di spettroscopia fotoelettronica che emette raggi X (molli) a bassa energia. Perciò, abbiamo usato raggi X (duri) alla linea di luce del NIMS ospitata nella più grande struttura di radiazione di sincrotrone del mondo (SPring-8). Inoltre, abbiamo interpretato accuratamente i risultati dell'esperimento sulla base di spettri calcolati che sono proporzionali alla densità elettronica degli stati. Di conseguenza, abbiamo scoperto che le nanoparticelle di lega Ag-Rh non sono semplicemente una miscela di Ag e Rh a livello microscopico, ma sono una fusione dei due elementi a livello atomico, e che la loro struttura elettronica è pressoché identica a quella del Pd. Il fatto che le nanoparticelle di lega Ag-Rh assorbano idrogeno sembra essere correlato alla somiglianza nella struttura elettronica tra la lega Ag-Rh e Pd.

Questi risultati indicano che le nanoparticelle di lega Ag-Rh non sono solo in grado di assorbire/immagazzinare idrogeno grazie alla loro struttura elettronica, ma possono anche fungere da utile catalizzatore. Nel futuro, stiamo progettando di portare avanti la ricerca congiunta sulle caratteristiche e le proprietà fisiche del materiale. Inoltre, intendiamo fornire dati su strutture elettroniche e disposizioni atomiche alle industrie in modo che possano sfruttare diversi nuovi materiali funzionali da sviluppare oltre alle nanoparticelle di lega Ag-Rh. Per di più, creeremo una base per condurre ricerche sui materiali basati sul design utilizzando dati appropriati (informatica dei materiali).