Tim Univerziteta u Warwicku i Univerziteta u Birminghamu otkrio je prolazne međufaze tokom termičke sinteze koje imaju jedinstvena svojstva i mogu biti korisne same po sebi. Među otkrićima je nova varijanta β-BiVO4 sa većim razmakom pojasa koja drugačije apsorbuje svetlost i međufaza sa visokim afinitetom prema litijumu pogodna za baterije. Istraživanje koristi kombinaciju NMR-a, XRD-a i PDF analize i predlaže kontrolu puta zagrevanja kao metod za pronalaženje novih funkcionalnih materijala.
Otkrivene "Skrivene" Faze U Sintezi Materijala: Novi Put Ka Boljim Solarnim Gorivima I Baterijama
Tim sa Univerziteta u Warwicku i Univerziteta u Birminghamu otkrio je nevidljive, prolazne faze koje nastaju tokom termičke sinteze materijala — faze koje do sada obično nestaju pre nego što stignu do konačnog proizvoda. Umesto da gledaju samo na "B" koje nastaje iz "A", istraživači su fokus prebacili na same međufaze i otkrili da one mogu imati jedinstvena i praktično korisna svojstva.
Kako su istraživači to postigli
Da bi uhvatili ove kratkotrajne faze, tim je kombinovao nekoliko najsavremenijih tehnika: solid-state NMR spektroskopiju, rendgensku difrakciju (XRD) i analizu pair distribution function (PDF). Pored toga, korišćeni su i single-source precursors — "sve-u-jednom" molekuli koji omogućavaju praćenje transformacije materijala korak po korak. Ovaj pristup omogućava "zamrzavanje" sekundarnih stanja tokom zagrevanja i mapiranje njihove unutrašnje, atomske strukture.
"Kada materijali nastaju zagrevanjem, obično gledamo samo krajnji proizvod. Ali između A i B postoji niz zanimljivih etapa koje mogu imati sopstvene, vredne osobine," rekao je dr Sebastian Pike (Departman za hemiju, Univerzitet u Warwicku).
Ključna otkrića
Najzvučnije otkriće je nova, ranije neopažena varijanta bismut-vanadata (β-BiVO4). Ova međufaza ima distinktivnu atomska uređenost koja rezultira većim razmakom pojasa (band gap), što menja način na koji materijal apsorbuje svetlost. Takva promena otvara novi "tuning" parametar za optimizaciju performansi u proizvodnji solarnih goriva, hemijskoj katalizi i elektronici.
Pored toga, tim je identifikovao i drugu međufazu sa izuzetnim afinitetom prema litijumu — svojstvo koje je poželjno za brzo punjenje i dugovečnost baterija. Ova faza, iako prolazna u standardnoj sintezi, mogla bi se iskoristiti za razvoj novih elektroda ili prelaznih materijala u baterijskoj tehnologiji.
"Zanimljivo je što ove 'između' faze nisu samo koraci u procesu — one same po sebi mogu imati korisna svojstva," rekao je dr Dominik Kubicki (Škola hemije, Univerzitet u Birminghamu).
Šta ovo znači za nauku o materijalima
Studija preusmerava pažnju sa krajnjeg proizvoda na putanje transformacije tokom zagrevanja. Kontrolom parametara grejanja i izborom prekursorâ moguće je namerno pristupiti i stabilizovati ove međufaze, čime se otvara bogatstvo novih funkcionalnih materijala koji se ne dobijaju konvencionalnim pristupima.
Ovo istraživanje je objavljeno u časopisu Nature Communications 30. aprila i predstavlja poziv naučnoj zajednici da ponovo razmotri pristupe sintezi materijala — ne samo šta pravimo, već i kako do toga dolazimo.
Datum objave: 30. april — Nature Communications.
Pomozite nam da budemo bolji.
