Un equipo de investigación del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales ha realizado la primera observación de la estructura electrónica en nanopartículas de aleación de plata-rodio (Ag-Rh) para investigar por qué la aleación posee una propiedad de absorción / almacenamiento de hidrógeno como el paladio (Pd). dado que el Ag y el Rh a granel no forman una aleación, y que ninguno de los elementos por sí solo es un metal que absorbe / almacena hidrógeno. Se espera que estos resultados promuevan aún más la creación de nuevos materiales funcionales a través de la fusión de diferentes elementos, una técnica comparada con la alquimia moderna.

En la tabla periódica de elementos, Pd se encuentra entre Rh y Ag, dos elementos incapaces de absorber / almacenar hidrógeno. Bulk Ag y Rh no pueden formar aleaciones. Solo cuando estos elementos están dispuestos para tener un tamaño de entre 10 y 20 nanómetros, son capaces de formar aleaciones, y Ag _0,5 Rh _0,5 Las nanopartículas de aleación con una proporción de contenido de Ag-Rh de 1 a 1 almacenan hidrógeno como lo hace el Pd. Sin embargo, se desconocía por qué Ag _0,5 Rh _0,5 las nanopartículas de aleación poseían una propiedad tan inesperada. Esto es crítico, en términos de adquirir conocimientos fundamentales en el desarrollo de materiales, comprender experimental y teóricamente la estructura electrónica de las nanopartículas de aleación Ag-Rh, que se cree que está estrechamente asociado con la propiedad de absorción / almacenamiento de hidrógeno.

El equipo de investigación examinó la estructura electrónica de la banda de valencia en nanopartículas de aleación Ag-Rh tomando medidas utilizando espectroscopía de fotoelectrones de alta resolución que emite radiación de sincrotrón de alto brillo y realizando cálculos teóricos. Es extremadamente difícil examinar la estructura electrónica interna de las partículas que tienen entre 10 y 20 nanómetros de diámetro tomando medidas en el laboratorio equipado con espectroscopía de fotoelectrones que emite rayos X (suaves) con baja energía. Por lo tanto, utilizamos rayos X (duros) en la línea de luz del NIMS ubicada en la instalación de radiación de sincrotrón más grande del mundo (SPring-8). Además, Interpretamos con precisión los resultados del experimento basados ​​en espectros calculados que son proporcionales a la densidad electrónica de estados. Como consecuencia, Descubrimos que las nanopartículas de aleación Ag-Rh no son simplemente una mezcla de Ag y Rh a nivel microscópico, pero son una fusión de los dos elementos a nivel atómico, y que su estructura electrónica es casi idéntica a la de Pd. El hecho de que las nanopartículas de aleación Ag-Rh absorban hidrógeno parece estar relacionado con la similitud en la estructura electrónica entre la aleación Ag-Rh y el Pd.

Estos resultados indican que las nanopartículas de aleación Ag-Rh no solo son capaces de absorber / almacenar hidrógeno debido a su estructura electrónica, pero también pueden servir como catalizadores útiles. En el futuro, Estamos planeando avanzar en la investigación conjunta sobre las características y propiedades físicas del material. Además, Tenemos la intención de proporcionar datos sobre estructuras electrónicas y arreglos atómicos a las industrias para que puedan aprovechar los diversos materiales funcionales nuevos que se desarrollarán además de las nanopartículas de aleación Ag-Rh. Es más, Estableceremos una base para llevar a cabo investigaciones sobre materiales basados ​​en el diseño utilizando datos adecuados (informática de materiales).