La percentuale di idruri di palladio in fase metastabile (HCP) generati dipendeva dalla concentrazione di palladio nella soluzione acquosa di palladio e dall'intensità del fascio di elettroni e dal contenuto di idrogeno all'interno della fase metastabile. La percentuale di idruri di palladio in fase metastabile (HCP) generati dipendeva dalla concentrazione di palladio nella soluzione acquosa di palladio e dall'intensità del fascio di elettroni e dal contenuto di idrogeno all'interno della fase metastabile. Credito:Korea Institute of Science and Technology
Analogamente al diffuso interesse per la grafite e il diamante, cresce l'interesse per le fasi metastabili, che hanno proprietà fisiche diverse da quelle delle fasi stabili. Tuttavia, i processi per fabbricare materiali in fase metastabile sono molto limitati. Nuove scoperte sono state pubblicate nell'ultimo numero di Nature sullo sviluppo di un nuovo metodo di sintesi in fase metastabile, in grado di migliorare drasticamente le proprietà fisiche di vari materiali.
Un team di ricerca guidato dal Dr. Chun, Dong Won presso la Clean Energy Research Division, Korea Institute of Science and Technology (KIST; President:Yoon, Seok Jin), ha annunciato di aver sviluppato con successo un nuovo idruro di palladio in fase metastabile avanzata (PdHx ) Materiale. Inoltre, hanno identificato il suo meccanismo di crescita.
Un materiale in fase metastabile ha più energia termodinamica di quella nella fase stabile ma richiede una notevole energia per raggiungere la fase stabile, a differenza della maggior parte degli altri materiali, che esistono nella fase stabile con bassa energia termodinamica. Il team di ricerca ha sintetizzato direttamente un idruro di metallo coltivando un materiale in grado di immagazzinare idrogeno in un'atmosfera di idrogeno adeguata, senza disperdere l'idrogeno all'interno di un metallo. In particolare, hanno sviluppato con successo un idruro di metallo in fase metastabile con una nuova struttura cristallina. Inoltre, hanno confermato che il materiale in fase metastabile sviluppato aveva una buona stabilità termica e una capacità di stoccaggio dell'idrogeno doppia rispetto a un materiale in fase stabile.
Analisi in tempo reale del processo di crescita di nanoparticelle di idruro di palladio metastabili all'interno di una fase liquida mediante microscopia elettronica a trasmissione. Credito:Korea Institute of Science and Technology
Per chiarire le basi teoriche e le prove scientifiche di questi risultati, il team di ricerca ha utilizzato la tomografia elettronica atomica, che ricostituisce immagini 3D da immagini al microscopio elettronico 2D per cristalli di dimensioni nanometriche in un idrato di metallo, per l'analisi. Di conseguenza, hanno dimostrato che la fase metastabile era termodinamicamente stabile, identificato la struttura 3D dei cristalli di fase metastabile e suggerito un nuovo meccanismo di crescita delle nanoparticelle chiamato "cristallizzazione multistadio". Questo studio ha un significato in quanto rivela un nuovo paradigma nello sviluppo di materiali in fase metastabile quando la maggior parte della ricerca è focalizzata sullo sviluppo di materiali in fase stabile.
Struttura atomica 3D di nanoparticelle di idruro di palladio metastabile identificata mediante tomografia elettronica atomica e uno schema del processo di crescita delle nanoparticelle in fase metastabile. Credito:Korea Institute of Science and Technology
Il dottor Chun ha affermato:"Questi risultati dello studio forniscono un processo importante per ottenere la tecnologia di origine nello sviluppo di materiali in lega avanzati contenenti atomi leggeri. Si prevede che uno studio aggiuntivo rivelerà un nuovo paradigma nello sviluppo di materiali eco-compatibili basati su fasi metastabili materiali energetici in grado di immagazzinare idrogeno e litio. Simile al metodo Czochralski (CZ), utilizzato per produrre silicio monocristallino, un materiale chiave nell'odierna industria dei semiconduttori, sarà una tecnologia di origine con un grande potenziale che contribuirà a sviluppo materiale". + Esplora ulteriormente
