EO

Atomen worstelen om de zuurstof: "Ni, je bent weg!"

07 november 2019 om 15:49 uur

Schema van het exsolutieproces van nikkel uit de perovskietoxide-structuur bij het blootstellen van het oppervlak aan reducerende omstandigheden.

Een internationaal team van onderzoekers heeft de gecontroleerde vorming van nanodeeltjes in anorganische perovskietmaterialen in realtime waargenomen met een geavanceerde elektronenmicroscoop. "Het is alsof je atomen ziet worstelen om zuurstof."


Het resultaat is gepubliceerd in ACS Nano.


"Het is bijna hetzelfde als kijken naar lanthaan-, calcium-, nikkel- en titaniumatomen die worstelen om de weinige zuurstofatomen in hun perovskiet-atoomrooster", zegt Differ-onderzoeker Vasileios Kyriakou. "Je ziet clusters van nikkelatomen op een zeer gecontroleerde manier naar buiten worden geduwd, waarschijnlijk omdat ze de zuurstof het minst goed kunnen vasthouden. Collega Mihalis Tsampas: "En het effect is dat je eindigt met gelijkmatig verdeelde nikkelnanodeeltjes, nog steeds gedeeltelijk ingebed in het oppervlak."


Het is wetenschap in actie, of beter gezegd: het verkrijgen van gedetailleerd inzicht in hoe het proces van exsolutie volledig kan worden gestuurd om geavanceerde energiematerialen te produceren. Het gebruik van perovskiet voor katalyse en energieconversie vereist varianten met over het oppervlak verspreide nanodeeltjes. Dat leidt tot twee vragen die cruciaal zijn voor de prestaties: hoe kunnen deze nanodeeltjes gelijkmatig over het perovskietoppervlak worden verdeeld? En als dat lukt, hoe moet je deze deeltjes dan aan het oppervlak verankeren?


In plaats van de nanodeeltjes op het oppervlak te spuiten met behulp van afzettingstechnieken, kunnen ze dus ook worden gemaakt door de nanodeeltjes rechtstreeks uit het materiaal te laten groeien, via exsolutie. Ontmengde nanodeeltjes staan bekend om hun unieke stabiliteit en reactiviteit. De atomaire schaalprocessen die hun vorming beheersen, waren echter niet duidelijk. Tot nu.


Kyriakou en Tsampas werkten samen met onderzoekers van de universiteiten in Newcastle en Lyon en de nieuwste generatie milieutransmissie-elektronenmicroscoop om de ontmenging van afzonderlijke nanodeeltjes te visualiseren en tegelijkertijd een gedetailleerde modellering van het proces te krijgen. Inleidende experimenten met ex-situ-analyse werden uitgevoerd om te bepalen of de tijdschalen van het exsolutieproces overeenkomen met die van de microscopie. Tsampas: "Deze elektronenmicroscoop bood de ultrahoge ruimtelijke en temporele resolutie om de dynamiek van atomaire beweging, deeltjesvorming en roosterreconstructie rond de nanodeeltjes tijdens exsolutie te onthullen."


Het gedetailleerde begrip van het exsolution-proces leidt tot nieuwe mogelijkheden voor het beheersen van spanning en reactiviteit op nanoschaal. Tsampas: "Onze observaties bepalen nieuwe principes voor bottom-up observatie en afstemming van energiematerialen."

 

Gerelateerd nieuws

Kogelvrije polymeerblokjes

Kogelvrije polymeerblokjes

Onderzoekers van de Rice University Brown School of Engineering in Houston (VS) hebben kubussen van roosterpolymeer ontwikkeld die de kracht van een kogel en andere projectielen kunnen weerstaan.

‘Eenvoudig aanpassen aandrijfsystemen leidt tot 30% - 60% energiebesparing’

‘Eenvoudig aanpassen aandrijfsystemen leidt tot 30% - 60% energiebesparing’

Door eenvoudige aanpassingen aan elektrisch aangedreven machines kunnen deze 30% tot 60% efficiënter worden. Bedrijven besparen zo al tussen de 3% en 10% op hun elektriciteitsverbruik. Dat blijkt uit een pilot van…

Kijken in een 3D-nanostructuur zonder sporen achter te laten

Elektronicachips nu non-destructief te 'ontleden'

Wetenschappers van de UT en de European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) hebben een niet-destructieve methode ontdekt om diep in 3D nanostructuren te kijken. Deze ‘traceless X-ray tomography’ (TXT) biedt…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Semiflexibele printplaten (PCB)

Semiflexibele printplaten bestaan uit gespecialiseerde FR-4-materialen en worden gemaakt volgens een specifieke...

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

25 februari 2020, Neurenberg (DE)

Embedded World

Internationale vakbeurs voor embedded systemen

3 maart 2020, Den Bosch

High Speed and Radio frequency PCBs

Seminar about High Speed and Radio frequency PCBs

4 maart 2020, Veldhoven

RapidPro

Op weg naar de Digitale Productie

Meer agendapunten »