El nuevo método para identificar isótopos de hidrógeno en nanofilms de hidruro de titanio podría avanzar en el almacenamiento de hidrógeno

En un estudio publicado en Nature Communications, investigadores del Instituto de Ciencias Industriales en la [录田 录田 1] Universidad de Tokio han informado un método para determinar la ubicación del hidrógeno en nanofilms.

Debido a que son muy pequeños, los átomos de hidrógeno pueden migrar fácilmente al marco de otros materiales. El titanio absorbe hidrógeno para dar hidruros de titanio, lo que lo hace útil para aplicaciones como el almacenamiento de hidrógeno.

Comprender cuántos átomos de hidrógeno están presentes y dónde exactamente están puede proporcionar la clave para ajustar las propiedades del material. Sin embargo, la detección de hidrógeno con técnicas de uso común como sondas de electrones y rayos X es desafiante debido a su falta de sensibilidad para los átomos pequeños.

Los investigadores combinaron dos técnicas análisis de reacción-reacción-nuclear (NRA) y canalización de iones para generar un mapeo angular bidimensional de nanofilmas de hidruro de titanio.

"Echamos un vistazo de cerca a una nanofilm TIH1.47", explica el autor principal del estudio Takahiro Ozawa. "Comprender las nanofilms es útil ya que muchas aplicaciones relacionadas con el hidrógeno involucran reacciones superficiales y subterráneas. Pudimos localizar con precisión los átomos de hidrógeno y deuterio en la nanofilm".

Todos los átomos de deuterio: un isótopo de hidrógeno con el doble de su masa pasó en ubicaciones en el cristal de titanio conocido como posiciones tetraédricas. Sin embargo, el 11% de los átomos de hidrógeno presentes fueron en sitios descritos como octaédricos. Los cálculos mostraron que tener esta variedad en los sitios bajó la simetría, lo que hizo que la red fuera más estable.

Debido a que los átomos de deuterio no ocuparon sitios octaédricos debido a los efectos cuánticos nucleares, el control de la proporción de isótopos de hidrógeno podría usarse como un medio para ajustar la estabilidad y las propiedades de las nanofilmas en función de la aplicación prevista.

"Poder diferenciar entre los dos isótopos en el hidruro reveló una oportunidad para el control", dice Katsuyuki Fukutani, autor principal. "Esto claramente tendrá aplicaciones prácticas importantes para producir fenómenos particulares inducidos por hidrógeno".

También se espera que la comprensión mejorada de las nanofilmas de hidruro de titanio contribuya al almacenamiento de hidrógeno, electrolitos sólidos y aplicaciones de catálisis heterogéneas a medida que avanzamos hacia soluciones verdes prácticas y seguras para el futuro.