Nieuwe manieren ontwerpen om materiaal te begrijpen

Matthias Young, een assistent-professor aan het University of Missouri College of Engineering, heeft onlangs twee technieken ontworpen om het gedrag van materialen te begrijpen. De bevindingen kunnen leiden tot betere batterijen, verbeterde waterbehandelingssystemen en detectietoepassingen die de hoeveelheid nitraat in de bodem kunnen meten.

Factoren gelijktijdig meten

Om nieuwe materialen te ontwikkelen voor toepassingen zoals lithium-ionbatterijen, moeten wetenschappers begrijpen hoe materialen dynamisch veranderen onder verschillende laadomstandigheden. Het is een complex proces waarbij onderzoekers realtime inzicht moeten hebben in wat er met materialen gebeurt.

Young paste bestaande commerciële apparatuur aan om meerdere gedragingen tegelijk te kunnen meten.

“Ik ben verheugd om dit nieuwe apparaat te gebruiken om ons te helpen materialen voor deze toepassingen te innoveren, en ik hoop dat dit apparaat de materiaalwetenschappelijke gemeenschap in staat zal stellen ontdekkingen in andere toepassingen te versnellen”, zei hij.

Young is van plan het goedkope apparaat beschikbaar te stellen aan andere materiaalonderzoekers.

Een goedkope manier om ongeordende atomen te meten

In een afzonderlijke studie schetste Young een techniek om de atomaire structuur van materialen gemakkelijker te meten. Het proces is uniek en kan de positie van atomen meten – zelfs als ze niet in geordende patronen zijn – zonder een kostbare faciliteit te gebruiken.

“Wat cool is, is dat we een elektronenstraal kunnen focussen op een heel klein gebied – een paar honderd nanometer in diameter – en de atomaire structuur van een ongeordend materiaal in dat gebied kunnen meten,” zei hij.

Het kennen van de atomaire structuur van materialen met een hoge ruimtelijke resolutie, evenals het begrijpen van de dikte en massaveranderingen tijdens het laden en ontladen, zijn van cruciaal belang voor het begrijpen en verbeteren van materialen.