Dechifrering af den dybe dynamik af elektrisk ladning

Forskning ledet af Oak Ridge National Laboratorys Marti Checa og Liam Collins har været banebrydende for en banebrydende tilgang, beskrevet i tidsskriftet Nature Communications , mod at forstå adfærden af ​​en elektrisk ladning på mikroskopisk niveau.

Deres resultater kunne forbedre effektiviteten, levetiden og ydeevnen i batterier, solceller og andre elektroniske enheder.

I papiret forklarede holdet deres tilgang, som gør det muligt at visualisere ladningsbevægelser på nanometerniveau eller en milliardtedel af en meter, men med hastigheder tusindvis af gange hurtigere end konventionelle metoder.

Collins beskrev teknikken som at have et højhastighedskamera, der muliggør detaljerede videoer af en kolibris vinger i bevægelse, hvor tidligere kun slørede snapshots var mulige.

For at opnå denne evne brugte de et scanningsprobemikroskop udstyret med et automatiseret kontrolsystem, der muliggør et unikt spiralmønster til effektiv scanning og avancerede computersynsteknikker til dataanalyse. Det hurtige, grundige overblik over processer, der blev demonstreret i den nye tilgang, var tidligere uopnåeligt.

"Metoden introduceret i denne undersøgelse udvider værktøjssættet, der er tilgængeligt for brugere på Center for Nanophase Materials Sciences på ORNL, hvilket letter udforskning på tværs af forskellige enheder og materialer," sagde Checa.

Flere oplysninger: Marti Checa et al., Højhastighedskortlægning af overfladeladningsdynamik ved hjælp af sparsom scanning Kelvin-sondekraftmikroskopi, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-42583-x

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af Oak Ridge National Laboratory