Een nieuwe elektronenmicroscopietechniek onthult waterstofopslagprocessen op nanoschaal

Een nieuwe elektronenmicroscopietechniek onthult waterstofopslagprocessen op nanoschaal

Een bolometer die direct de thermische absorptie van monsters onder elektronenstraalinspectie meet, is uitgevonden om waterstof en defectdichtheden van palladium op het nanoschaal te detecteren. Credit: National Taiwan University

Een onderzoeksteam van de National Taiwan University heeft een nieuwe elektronenmicroscopietechniek ontwikkeld die gevoelige metingen van atoomnummer (z) mogelijk maakt. De techniek, genaamd Atomic Number Electron Microscopy (ZEM), wordt nu gebruikt om waterstofopslaggedrag en de bijbehorende defectvorming- en genezingsprocessen van palladium op nanoschaal te observeren.

Deze innovatie kan aanzienlijke verbeteringen bieden voor de huidige materiaalkarakterisatietools, vooral voor het kwantitatief analyseren van lichtelementen of verbindingen.

Gepubliceerd in ACS nanode zem maakt gebruik van zijn gevoelige reacties op lage z -materialen, zoals waterstof (z = 1) en vacature -defecten (z = 0). Deze functies, die bijna onzichtbaar zijn onder traditionele elektronenmicroscopen, kunnen nu met opmerkelijke helderheid worden gevisualiseerd met behulp van ZEM.

“Lichte elementen werken slechts zwak op met elektronen en fotonen, waardoor ze zeer moeilijk te detecteren zijn”, legt Dr. Chih-Wei Chang, de belangrijkste onderzoeker van het papier uit. “Maar met ons ZEM -platform kunnen we eindelijk direct waterstofgedrag in metalen observeren en zelfs zien hoe het het materiaal zelf verandert.”

Het team gebruikte Palladium (PD), een veel gebruikt materiaal voor waterstofopslag, als hun experimentele onderwerp. Ze ontdekten dat waterstofabsorptie niet uniform is, maar de neiging heeft zich te concentreren op korrelgrenzen en interne defecten.

Nog meer verrassend, na meerdere cycli van waterstofladen en ontladen, nam het aantal defecten daadwerkelijk af, wat suggereert dat waterstof een rol kan spelen bij het bevorderen van zelfherstel in het materiaal.

Een nieuwe elektronenmicroscopietechniek onthult waterstofopslagprocessen op nanoschaal

Direct thermisch absorptiemeetplatform en de werking van ZEM. Credit: ACS nano (2025). Doi: 10.1021/acsnano.4C16841

ZEM maakt niet-destructieve, kwantitatieve analyse van waterstofgehalte en defectdichtheid mogelijk, waardoor het onderscheidt van traditionele technieken die het monster tijdens de analyse vernietigen.

“Andere technieken kunnen gevoelig zijn, maar ze kunnen niet dezelfde regio van een monster opnieuw bezoeken”, zegt Dr. Chang. “ZEM stelt ons in staat om dynamische veranderingen te volgen tijdens het waterstofcyclieproces, wat van cruciaal belang is in studies van waterstofmateriaal.”

Uit het onderzoek bleek dat waterstof tijdens vroege cycli bij voorkeur bestaande vacatures en leegingen vult. Naarmate de cycli vorderen, gaat de waterstofovergangen naar het vormen van stabiele metaalhydriden.

“We hebben twee verschillende waterstofopname -gedrag waargenomen, iets dat eerder moeilijk te onderscheiden was”, merken de auteurs op.

Deze studie werpt niet alleen licht op hoe waterstof wordt opgeslagen, maar onthult ook de causaliteit tussen waterstofopname en defectvorming. Het onderzoeksteam werkt continu aan het verbeteren van de gevoeligheid en ruimtelijke resolutie van ZEM.

“We hopen dat ZEM een essentieel hulpmiddel kan worden bij het blootleggen van de microscopische geheimen van veel lichte elementenmaterialen in de toekomst,” zei Dr. Chih-Wei Chang.

Meer informatie:
Yu-Cheng Chiu et al, kwantitatief profileren van de evolutie van waterstofopslag en genezingsprocessen in palladium op nanoschaal, ACS nano (2025). Doi: 10.1021/acsnano.4C16841

Dagboekinformatie:
ACS nano

Geboden door de National Taiwan University

Nieuwste artikelen

spot_img

Related Stories

Leave A Reply

Vul alstublieft uw commentaar in!
Vul hier uw naam in