17:17 2024-04-19 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Accelerarea descoperirii de noi materiale prin metoda schimbului de ioni

_ Accelerarea descoperirii materiale noi prin metoda schimbului de ioni

Cercetătorii de la Universitatea Tohoku au dezvăluit un nou mijloc de a prezice modul de sinteză a noilor materiale prin schimbul de ioni. Bazată pe simulări computerizate, metoda reduce semnificativ timpul și energia necesare pentru a explora materialele anorganice.

Detaliile cercetării lor au fost publicate în revista Chemistry of Materials pe 17 aprilie 2024.

p>În încercarea de a forma noi materiale care să faciliteze tehnologii energetice eficiente și ecologice, oamenii de știință se bazează în mod regulat pe metoda de reacție la temperatură înaltă pentru a sintetiza materiale anorganice. Când substanțele prime sunt amestecate și încălzite la temperaturi foarte ridicate, ele sunt împărțite în atomi și apoi reasamblate în substanțe noi. Dar această abordare are unele dezavantaje. Se pot forma numai materiale cu cea mai stabilă structură cristalină energetic și nu este posibilă sintetizarea materialelor care s-ar descompune la temperaturi ridicate.

Dimpotrivă, metoda schimbului de ioni formează noi materiale la relativ scăzute. temperaturile. Ionii din materialele existente sunt schimbați cu ioni de încărcare similară din alte materiale, formând astfel noi substanțe anorganice. Temperatura scăzută de sinteză face posibilă obținerea de compuși care nu ar fi disponibili prin metoda obișnuită de reacție la temperatură înaltă.

Totuși, în ciuda potențialului său, lipsa unei abordări sistematice pentru a prezice combinații adecvate de materiale pentru schimbul de ioni. a împiedicat adoptarea sa pe scară largă, necesitând experimente laborioase de încercare și eroare.

„În studiul nostru, am prezis fezabilitatea materialelor potrivite pentru schimbul de ioni folosind simulări pe computer”, spune Issei Suzuki, profesor asistent principal. la Institutul de Cercetare Multidisciplinară pentru Materiale Avansate al Universității Tohoku și coautor al lucrării.

Simulările au implicat investigarea potențialului reacțiilor de schimb ionic între oxizii și halogenuri/nitrați de tip wurtzit ternar. Mai exact, Suzuki și colegii săi au efectuat simulări pe 42 de combinații de β-MIGaO2, MI = Na, Li, Cu, Ag ca precursori și halogenuri și nitrați ca surse de ioni.

Rezultatele simulării au fost împărțite în trei categorii: „se produce schimbul de ioni”, „nu are loc schimbul de ioni” și „se produce schimbul de ioni parțial (se formează soluția solidă). Pentru a-și confirma rezultatele, cercetătorii au verificat simularea prin experimente reale, confirmând un acord între simulare și experimente în toate cele 42 de combinații.

Suzuki consideră că progresul lor va accelera dezvoltarea de noi materiale potrivite pentru tehnologiile energetice îmbunătățite „Descoperirile noastre au arătat că este posibil să se prezică dacă schimbul de ioni este fezabil și să se proiecteze reacții. avans fără încercări și erori experimentale. În viitor, intenționăm să folosim această metodă pentru a căuta materiale cu proprietăți noi și atractive care să rezolve problemele energetice.”

(Fluierul)

Inapoi