(Phys.org) —Betere batterijen, katalysatoren, elektronische informatieopslag- en verwerkingsapparaten behoren tot de potentiële voordelen van een onverwachte ontdekking die is gedaan door wetenschappers van Oak Ridge National Laboratory met behulp van monsters die uit de atmosfeer zijn geïsoleerd.

Onderzoekers van het laboratorium van het Department of Energy ontdekten dat belangrijke oppervlakte-eigenschappen van complexe oxidefilms niet worden beïnvloed door verminderde zuurstofniveaus tijdens de fabricage - een onverwachte bevinding met mogelijke implicaties voor het ontwerp van functionele complexe oxiden die in een verscheidenheid aan consumentenproducten worden gebruikt. zei Zheng Gai, een lid van DOE's Center for Nanoscale Materials Sciences bij ORNL.

De bevindingen worden gedetailleerd beschreven in een paper gepubliceerd in nanoschaal .

Terwijl de eigenschappen van het manganietmateriaal onder het oppervlak veranderen zoals verwacht met de verwijdering van zuurstof, een isolator worden in plaats van een metaal, of dirigent, onderzoekers ontdekten dat het monster opmerkelijk stabiele elektronische eigenschappen aan het oppervlak vertoonde. Gai benadrukte dat de robuustheid van een oppervlak ertoe doet, omdat juist de oppervlakte-eigenschappen bepalen, beïnvloeden en beïnvloeden de functionaliteit van complexe oxiden in katalyse en batterijen.

"Omdat deze materialen een veelbelovend alternatief zijn voor silicium of grafeen in elektronische apparaten, de steeds kleiner wordende grootte van dergelijke componenten maakt hun oppervlakte-eigenschappen steeds belangrijker om te begrijpen en te beheersen, ' zei Gai.

Hoewel dit werk een fundamenteel begrip biedt van een materiaal dat wordt gebruikt en onderzocht voor katalysatoren, oxide-elektronica en batterijen, Gai en hoofdauteur Paul Snijders merkten op dat het moeilijk is om te speculeren over mogelijke effecten.

"Ik zeg altijd dat we in de basiswetenschap het alfabet aan het ontdekken zijn, zei Snijders, een lid van ORNL's Materials Science and Technology Division. "Hoe deze letters zullen worden ontworpen tot een nuttig technologisch boek, is moeilijk te voorspellen."

Deze ontdekking mogelijk maken was het feit dat de auteurs hun experiment deden met behulp van scanning probe microscopie in een vacuümsysteem zonder blootstelling van de monsters aan de atmosfeer. Dit in tegenstelling tot de conventionele benadering van het kweken van een monster en het vervolgens installeren in analyseapparatuur. Tijdens een dergelijke overdracht wetenschappers stellen het materiaal bloot aan het water, stikstof en koolstofdioxide in de lucht.

Door ongerepte monsters te bestuderen, het ORNL-team kreeg een verrassend nieuw begrip van de fysica van de materiële oppervlakken - een begrip dat nodig is om nieuwe functionele toepassingen te ontwerpen, aldus Snijders.