El nou mètode per identificar els isòtops d’hidrogen en nanofilms d’hidrur de titani podria avançar en l’emmagatzematge d’hidrogen

En un estudi publicat a Nature Communications, els investigadors de l’Institut de Ciències Industrials de la [录田 1] Universitat de Tòquio han informat d’un mètode per determinar la ubicació de l’hidrogen en nanofilms.

Com que són molt petits, els àtoms d’hidrogen poden migrar fàcilment al marc d’altres materials. El titani absorbeix l’hidrogen per donar hidrurs de titani, fent -lo útil per a aplicacions com l’emmagatzematge d’hidrogen.

Comprendre quants àtoms d’hidrogen hi ha presents i on es poden proporcionar exactament la clau per ajustar les propietats del material. No obstant això, detectar l’hidrogen amb tècniques d’ús comú com a sondes d’electrons i rajos X, és difícil per la seva manca de sensibilitat per als petits àtoms.

Els investigadors van combinar dues tècniques-anàlisis de reacció nuclear (NRA) i la canalització iònica per generar un mapeig angular bidimensional de nanofilms d’hidrur de titani.

"Vam fer una ullada a un nanofilm TIH1.47", explica l'autor principal de l'estudi Takahiro Ozawa. "Comprendre els nanofilms és útil, ja que moltes aplicacions relacionades amb l'hidrogen impliquen reaccions superficials i subterrànies. Hem pogut localitzar amb precisió tant els àtoms d'hidrogen com de deuteri al nanofilm".

Tots els àtoms de deuteri: un isòtop de l’hidrogen amb el doble de la seva massa a les ubicacions del cristall de titani conegut com a posicions tetraèdriques. Tot i això, l’11% dels àtoms d’hidrogen presents es trobaven en llocs descrits com a octaèdrics. Els càlculs van demostrar que tenir aquesta varietat als llocs va baixar la simetria, cosa que va fer que la gelosia fos més estable.

Com que els àtoms de deuteri no ocupaven llocs octaèdrics a causa dels efectes quàntics nuclears, el control de la relació dels isòtops d’hidrogen es podria utilitzar com a mitjà per ajustar l’estabilitat i les propietats dels nanofilms basats en l’aplicació prevista.

"El fet de diferenciar entre els dos isòtops de l'hidrur va revelar una oportunitat de control", afirma Katsuyuki Fukutani, autor sènior. "Això tindrà clarament aplicacions pràctiques importants per produir fenòmens particulars induïts per hidrogen".

També s’espera que la comprensió millorada dels nanofilms d’hidrur de titani contribueixi a l’emmagatzematge d’hidrogen, a les electròlits sòlides i a les aplicacions de catàlisi heterogènia a mesura que ens dirigim cap a solucions verdes pràctiques i segures per al futur.