Une nouvelle méthode pour identifier les isotopes d'hydrogène dans les nanofilms d'hydrure de titane pourrait faire progresser le stockage d'hydrogène

Dans une étude publiée dans Nature Communications, des chercheurs de l'Institut des sciences industriels de l'Université [录田 1] de Tokyo ont signalé une méthode pour déterminer l'emplacement de l'hydrogène dans les nanofilms.

Parce qu'ils sont très petits, les atomes d'hydrogène peuvent facilement migrer dans le cadre d'autres matériaux. Le titane absorbe l'hydrogène pour donner des hydrures de titane, ce qui le rend utile pour des applications telles que le stockage d'hydrogène.

Comprendre combien d'atomes d'hydrogène sont présents et où ils sont exactement peuvent fournir la clé pour régler les propriétés du matériau. Cependant, la détection de l'hydrogène avec des techniques couramment utilisées telles que les sondes électroniques et les rayons X est difficile en raison de leur manque de sensibilité pour les petits atomes.

Les chercheurs ont combiné deux techniques de réaction nucléaire (NRA) et la canalisation des ions pour générer une cartographie angulaire bidimensionnelle des nanofilms d'hydrure de titane.

"Nous avons examiné de près un nanofilm TIH1.47", explique l'auteur principal de l'étude Takahiro Ozawa. "La compréhension des nanofilms est utile car de nombreuses applications liées à l'hydrogène impliquent des réactions de surface et souterraines. Nous avons pu localiser avec précision les atomes d'hydrogène et de deutérium dans le nanofilm."

Tous les atomes de deutérium-anneux de l'hydrogène avec le double de sa masse ont été mis à des emplacements dans le cristal de titane appelé positions tétraédriques. Cependant, 11% des atomes d'hydrogène présents étaient sur des sites décrits comme octaédriques. Les calculs ont montré que le fait d'avoir cette variété dans les sites a abaissé la symétrie, ce qui a rendu le réseau plus stable.

Parce que les atomes de deutérium n'occupaient pas les sites octaédriques en raison des effets quantiques nucléaires, le contrôle du rapport des isotopes d'hydrogène pourrait être utilisé comme moyen de régler la stabilité et les propriétés des nanofilms en fonction de l'application prévue.

"Pouvoir faire la différence entre les deux isotopes de l'hydrure a révélé une opportunité de contrôle", explique Katsuyuki Fukutani, auteur principal. "Cela aura clairement des applications pratiques importantes pour produire des phénomènes particuliers induits par l'hydrogène."

La compréhension améliorée des nanofilms d'hydrure de titane devrait également contribuer au stockage d'hydrogène, aux électrolytes solides et aux applications de catalyse hétérogène alors que nous nous dirigeons vers des solutions pratiques et vertes sûres pour l'avenir.