Credito:Rensselaer Polytechnic Institute
I ricercatori guidati da Edwin Fohtung, professore associato di scienza dei materiali e ingegneria al Rensselaer Polytechnic Institute, hanno sviluppato una nuova tecnica per rivelare difetti nell'ossido di vanadio nanostrutturato, un metallo di transizione ampiamente utilizzato con molte potenziali applicazioni tra cui anodi elettrochimici, applicazioni ottiche e supercondensatori . Nella ricerca, pubblicata in un articolo sulla rivista della Royal Chemical Society CrystEngComm e anche sulla copertina dell'edizione:il team ha descritto in dettaglio una tecnica di microscopia senza lenti per catturare i singoli difetti incorporati nei nanoflakes di ossido di vanadio.
"Queste osservazioni potrebbero aiutare a spiegare l'origine dei difetti di struttura, cristallinità o gradienti di composizione osservati vicino ai bordi del grano in altre tecnologie a film sottile o scaglie", ha affermato Fohtung, esperto di nuove tecniche di diffusione e imaging di sincrotrone. "Riteniamo che il nostro lavoro abbia il potenziale per cambiare il modo in cui vediamo la crescita e l'imaging tridimensionale non distruttivo dei nanomateriali".
L'ossido di vanadio è attualmente utilizzato in molti campi tecnologici come l'accumulo di energia e può essere utilizzato anche nella costruzione di transistor ad effetto di campo grazie al comportamento di transizione isolante del metallo che può essere regolato con un campo elettrico. Tuttavia, sollecitazioni e difetti del materiale possono alterarne la funzionalità, creando la necessità di tecniche non distruttive per rilevare quei potenziali difetti.
Il team ha sviluppato una tecnica basata sull'imaging a diffrazione di raggi X coerente. Questa tecnica si basa su un tipo di acceleratore di particelle circolare noto come sincrotrone. I sincrotroni funzionano accelerando gli elettroni attraverso sequenze di magneti fino a raggiungere quasi la velocità della luce. Questi elettroni in rapido movimento producono una luce intensa molto brillante, prevalentemente nella regione dei raggi X. Questa luce di sincrotrone, come viene chiamata, è milioni di volte più luminosa della luce prodotta da sorgenti convenzionali e 10 miliardi di volte più luminosa del sole. Fohtung ei suoi studenti hanno utilizzato con successo questa luce per sviluppare tecniche e catturare la materia minuscola come atomi e molecole e ora i difetti. Quando viene utilizzata per sondare materiali cristallini, questa tecnica è nota come imaging a diffrazione coerente di Bragg (BCDI). Nella loro ricerca, il team ha utilizzato un approccio BCDI per rivelare le proprietà su scala nanometrica della densità elettronica nei cristalli, compresi i difetti di deformazione e reticolo.
Fohtung ha lavorato a stretto contatto con Jian Shi, un professore associato Rensselaer di scienza dei materiali e ingegneria. Si sono uniti a loro nella ricerca su "Difetti di imaging nei nanocristalli di ossido di vanadio (III) utilizzando l'imaging diffrattivo coerente di Bragg" di Zachary Barringer, Jie Jiang, Xiaowen Shi ed Elijah Schold presso Rensselaer, nonché ricercatori della Carnegie Mellon University. + Esplora ulteriormente
