Materialeforsker gennemskuer væksten af ​​nanostrukturer på metaloverfladen

Materialeforsker Irem Tanyeli fra energiforskningsinstitutet DIFFER har opdaget, hvordan du kan dyrke nanostrukturer kontrolleret på forskellige metaller, ved at bombardere metallerne med heliumpartikler. Sådanne kontrollerede nanostrukturer giver mulighed for avancerede elektroder, der producerer bæredygtigt brændstof ved hjælp af solenergi. Tanyeli og hendes forskere fra DIFFER, ITER og University of Basel offentliggjorde deres resultater i Nature's Videnskabelige rapporter den 28. april 2015.

Blæser bobler i metal

I deres forskning udsatte Tanyeli og hendes kolleger forskellige metaloverflader for en varm intens stråle af ladet heliumgas (plasma) i DIFFERs plasma-eksperiment Magnum-PSI. Helium trænger let ind i metalgitteret, hvor det danner bobler, der skubber det omgivende metal udad. På denne måde opstår der forskellige strukturer på titusindvis til hundredvis af nanometer pr. Metal. Ved at beskrive forskellene, Tanyeli kunne analysere, hvilke underliggende processer der dannede nanostrukturer såsom temperaturen og strukturen af ​​metalgitteret.

Det heliumplasma kan få et metal til at eksplodere i nanostrukturer var tidligere blevet opdaget, da forskere testede vægmaterialer for fusionsenergireaktorer. De opdagede derefter mærkelige former på metalvæggen. I en fusionsreaktor er disse nanostrukturer uønskede, fordi de reducerer udledning af varme, men i andre applikationer er nanostrukturer meget nyttige, mener medforsker og DIFFER-direktør Richard van de Sanden.

Grundlæggende indsigt

"Irem Tanyelis forskning er vigtig på grund af den grundlæggende indsigt", siger Van de Sanden. "Hvordan vokser sådanne nanostrukturer på en overflade, hvilke processer spiller en rolle i det, hvad er flaskehalse, og hvordan kan du styre processen? Hvis du forstår det, kan du producere avancerede materialer i stor skala, der kan få ejendomme til at bestille. "Det har en lang række anvendelser inden for bæredygtige energiteknologier.

Konvertering af sollys til brint

Tanyelis nanostrukturer er interessante til katalysatorapplikationer såsom brug af solenergi til at producere brint fra vand. Bredt tilgængelige og billige materialer kan normalt ikke konkurrere mod effektiviteten af ​​dyre, men sjældne rekordholdere som f.eks. Platin. Men med de rigtige nanostrukturer kan de billigere materialer stadig gøres konkurrencedygtige.

Det åbner muligheder for stor lagring og konvertering af bæredygtig energi i form af kemiske forbindelser:solbrændstoffer. Sådanne brændstoffer har ingen netto CO ₂ -emission og derfor tilbyde muligheder for transportsektoren. Solbrændstoffer ses som en vigtig måde at lagre bæredygtig energi på, for eksempel kan solenergi, der genereres i løbet af den solrige sommer, opbevares til brug i den mørke vinter