گرفتن از طریق تنگنا — یک کلاس جدید از لایه پروسکایت با اکسیژن بالا-ion هدایت

با شنیدن کلمه “هادی” در اشاره به علم شیمی بیشتر خواهد شد و بلافاصله فکر می کنم از حرکت الکترونها در یک ماده. اما الکترون ها هستند که نه تنها ذرات است که می تواند حرکت در سراسر مواد; اکسید یون می تواند بیش از حد. مواد بسیاری از دانشمندان و مهندسین در حال حاضر در حال جستجو برای مواد با ویسکوزیته های بالا و اکسید-ion هدایت. مواد مانند بسیاری از برنامه های کاربردی بالقوه به ویژه در توسعه فن آوری های سازگار با محیط زیست. برای مثال اکسید-ion هادی استفاده می شود می تواند در سلول های سوخت که به طور مستقیم تبدیل سوخت پاک مانند هیدروژن را به انرژی الکتریکی یا اکسیژن جداسازی غشاء که می تواند مفید باشد در سیستم برای گرفتن CO2 تولید شده توسط سوزاندن زغال سنگ و یا سوخت های فسیلی است.

متاسفانه بالا اکسید-ion conductivities می توان با تعداد محدودی از ساختار خانواده از مواد. این perovskites یک ساختار خانواده است. Perovskites و لایه perovskites ویژه سازه های کریستال که گاهی اوقات نمایشگاه برجسته خواص فیزیکی و شیمیایی. پروفسور Masatomo Yashima و همکارانش از موسسه تکنولوژی توکیو مطالعه یک کلاس از لایه perovskites یک Dion-جاکوبسن فاز که در آن دو بعدی پروسکایت-مانند “دال” چیده و از هم جدا شده توسط یک لایه از فلز قلیایی یون مانند سزیم کاتیون (Cs+). در مقاله منتشر شده در طبیعت ارتباطاتاستاد Yashima و همکارانش توضیح انگیزه خود را: “مطالعات متعدد انجام شده بر روی خواص الکتریکی Dion-جاکوبسن مراحل مانند خود پروتون لیتیوم-یون سدیم-یون هدایت. وجود دارد هیچ گزارش اکسید-ion هدایت در Dion-جاکوبسن فاز است.”

در مطالعه خود, دانشمندان برای اولین بار به نمایش در شصت و نه بالقوه Dion-جاکوبسن فاز با استفاده از باند-valence روش. این روش به آنها اجازه داد برای محاسبه انرژی موانع برای اکسید-ion مهاجرت در هر Dion-جاکوبسن فاز که از آنها شناسایی CsBi2Ti2NbO10-δ (CBTN) به عنوان یک کاندیدای امیدوار کننده است به دلیل آن است یک کم انرژی و مانع نیست گران عناصر نادر خاکی. بیشتر آنها آماده CBTN نمونه و نشان داد که اکسید-ion هدایت CBTN بيشتر از بسیاری دیگر از اکسید-ion هادی مانند معمولی yttria-تثبیت زیرکونیا.

به درک چه چیزی باعث بالا مانند اکسید-ion هدایت در CBTN دانشمندان تجزیه و تحلیل آن ساختار بلوری و تماشای چگونه ساختار تغییرات درجه حرارت. با استفاده از فوق العاده با وضوح بالا نوترون diffractometer, SuperHRPD در J-PARC سپس آنها شناسایی چندین مسیرهای ممکن در سراسر شبکه بلور که از طریق آن اکسید یون می تواند مهاجرت در درجه حرارت بالا. از همه مهمتر, آنها کشف, یک رمان مکانیسم است که به نظر می رسد یکی از علل بالا اکسید-ion هدایت: افزایش دما باعث می شود اکسیژن خالی به نظر می رسد که منظور تسهیل اکسید-ion مهاجرت. بزرگ Cs بخش و جابه جایی بی یون در ساختار در درجه حرارت بالا گسترش تنگناها را قادر می سازد اکسید-ion مهاجرت.

این مطالعه راه را برای پیدا کردن ارزان رمان اکسید-ion هادی. بر اساس این اکسید-ion هدایت مکانیزم می تواند افزایش اکسید-ion conductivities از مواد CBTN خانواده با اصلاح ترکیب شیمیایی CBTN از طریق علاوه بر این از ناخالصی (دوپینگ). “اين يافتهها از بالا اکسید-ion هدایت در این ساختار جدید خانواده Dion-جاکوبسن-نوع CsBi2Ti2NbO10-δو جدید, سینه های بزرگ تنگنا مفهوم معرفی شده می تواند تسهیل طراحی رمان اکسید-ion هادی بر اساس Dion-جاکوبسن فاز” پروفسور Yashima و همکارانش نتیجه گیری کرد. نتايج حاصل از اين مطالعه باز کردن امکانات برای بسیاری از رمان های کاربردی که منجر به آینده ای پایدار. در واقع اين کار انتخاب شد به عنوان ویراستاران’ نکات برجسته ارتباطات طبیعت.

داستان منبع:

مواد ارائه شده توسط موسسه تکنولوژی توکیو. توجه داشته باشید: محتوا ممکن است برای ویرایش سبک و طول.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.de