Nieuw onderzoek geleid door faculteit van Binghamton University, Staatsuniversiteit van New York, zou kunnen helpen bij schonere energietechnologieën.

De atomaire reactie tussen gassen en oxiden is een sleutelstuk voor veel technologische puzzels. Het kan leiden tot voordelen zoals betere katalysatoren om schonere energietechnologieën mogelijk te maken, of voor problemen zoals corrosie.

Het begrijpen van die interacties is niet altijd gemakkelijk, Hoewel, en gaat vaak niet verder dan de oppervlakte - vrij letterlijk.

Een team van Binghamton University, het Brookhaven National Laboratory en het National Institute of Standards and Technology - onder leiding van professor Guangwen Zhou van de Thomas J. Watson School of Engineering and Applied Science's Department of Mechanical Engineering - hebben een nieuwe manier gevonden om dieper te onderzoeken hoe gasmoleculen de atomen eronder beïnvloeden het oppervlak van een materiaal.

Het bestudeerde materiaal is koperoxide, een koperoxide waar veel onderzoekers in geïnteresseerd zijn omdat het overvloediger en betaalbaarder is dan edele metalen zoals zilver, goud en platina, en het wordt gebruikt voor tal van processen, zoals de productie van methanol.

Voor het artikel "Surface-reaction induceerde structurele oscillaties in de ondergrond, " eerder deze maand gepubliceerd in Natuurcommunicatie , Zhou en zijn collega-onderzoekers (waaronder Binghamton PhD-studenten Xianhu Sun, Wenhui Zhu, Dongxiang Wu, Chaoran Li, Jianyu Wang, Yaguang Zhu en Xiaobo Chen) onderzochten de reactie tussen waterstof en koperoxide met behulp van transmissie-elektronenmicroscopie op atomaire schaal.

Dankzij de techniek konden ze het oppervlak en de ondergrond tegelijkertijd en in realtime zien, waaruit blijkt dat structurele oscillaties in de ondergrond worden geïnduceerd door zuurstofverlies van het oxide-oppervlak.

"Deze studie laat zien hoe de reactie van het oppervlak zich voortplant naar diepere atomaire lagen. We bekijken het vanuit een dwarsdoorsnede zodat we atomen zowel in de bovenste laag als in de ondergrondse lagen duidelijker kunnen zien, " zei Zhou, die lesgeeft als onderdeel van het Materials Science and Engineering-programma en ook de associate director is van Binghamton's Institute for Materials Research.

Deze nieuwe studie wordt gefinancierd door het ministerie van Energie, in de hoop dat de resultaten kunnen leiden tot betere katalysatoren, verbeterde batterijen, voertuigen met een langere levensduur en andere producten van hogere kwaliteit.

"Als we deze reactiemechanismen kennen, we kunnen betere materialen ontwerpen, "Zei Zhou. "Het kan ons niet alleen om de oppervlakte schelen, maar ook om de diepere lagen als we het proces beter willen begrijpen."