ORNL fund går ud over overfladen af ​​oxidfilm

(Phys.org) —Bedre batterier, katalysatorer, elektroniske informationslagrings- og behandlingsenheder er blandt de potentielle fordele ved en uventet opdagelse gjort af Oak Ridge National Laboratory-forskere ved hjælp af prøver isoleret fra atmosfæren.

Forskere ved Department of Energy lab erfarede, at centrale overfladeegenskaber af komplekse oxidfilm er upåvirkede af reducerede niveauer af oxygen under fremstillingen - et uventet fund med mulige implikationer for designet af funktionelle komplekse oxider, der anvendes i en række forbrugerprodukter, sagde Zheng Gai, medlem af DOE's Center for Nanoscale Materials Sciences på ORNL.

Resultaterne er beskrevet detaljeret i et papir offentliggjort i Nanoskala .

Mens egenskaberne af manganitmaterialet under overfladen ændres som forventet med fjernelse af ilt, bliver en isolator frem for et metal, eller dirigent, forskere fandt, at prøven viste bemærkelsesværdigt stabile elektroniske egenskaber ved overfladen. Gai understregede, at en overflades robusthed betyder noget, fordi det netop er overfladeegenskaberne, der bestemmer, påvirke og påvirke funktionaliteten af ​​komplekse oxider i katalyse og batterier.

"Da disse materialer er et lovende alternativ til silicium eller grafen i elektroniske enheder, den stadigt faldende størrelse af sådanne komponenter gør deres overfladeegenskaber stadig vigtigere at forstå og kontrollere, " sagde Gai.

Mens dette arbejde giver en grundlæggende forståelse af et materiale, der bruges og forskes i til katalysatorer, oxid elektronik og batterier, Gai og hovedforfatteren Paul Snijders bemærkede, at det er svært at spekulere i mulige konsekvenser.

"Jeg siger altid, at i grundvidenskaben opdager vi alfabetet, sagde Snijders, medlem af ORNL's Materials Science and Technology Division. "Hvordan disse breve vil blive designet til en nyttig teknologisk bog er svært at forudsige."

At gøre denne opdagelse mulig var det faktum, at forfatterne lavede deres eksperiment ved hjælp af scanning probe mikroskopi i et vakuumsystem uden eksponering af prøverne til atmosfæren. Dette står i kontrast til den konventionelle tilgang med at dyrke en prøve og derefter installere den i analyseudstyr. Under en sådan overførsel, videnskabsmænd udsætter materialet for vandet, nitrogen og kuldioxid i luften.

Ved at studere uberørte prøver, ORNL-teamet fik en overraskende ny forståelse af materialets overfladers fysik - en forståelse, der er nødvendig for at designe nye funktionelle applikationer, sagde Snijders.