El porcentaje de hidruros de paladio (HCP) en fase metaestable generados dependía de la concentración de paladio en la solución acuosa de paladio y de la intensidad del haz de electrones y el contenido de hidrógeno dentro de la fase metaestable. El porcentaje de hidruros de paladio (HCP) en fase metaestable generados dependía de la concentración de paladio en la solución acuosa de paladio y de la intensidad del haz de electrones y el contenido de hidrógeno dentro de la fase metaestable. Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea
Al igual que el interés generalizado en el grafito y el diamante, existe un interés creciente en las fases metaestables, que tienen propiedades físicas diferentes a las de las fases estables. Sin embargo, los procesos para fabricar materiales en fase metaestable son muy limitados. Se han publicado nuevos hallazgos en el último número de Nature sobre el desarrollo de un nuevo método de síntesis de fase metaestable, que puede mejorar drásticamente las propiedades físicas de varios materiales.
Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Chun, Dong Won en la División de Investigación de Energía Limpia, Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST; Presidente:Yoon, Seok Jin), anunció que desarrollaron con éxito un nuevo hidruro de paladio avanzado de fase metaestable (PdHx ) material. Además, identificaron su mecanismo de crecimiento.
Un material en fase metaestable tiene más energía termodinámica que en la fase estable, pero requiere una energía sustancial para alcanzar la fase estable, a diferencia de la mayoría de los otros materiales, que existen en la fase estable con baja energía termodinámica. El equipo de investigación sintetizó directamente un hidruro metálico cultivando un material que puede almacenar hidrógeno en una atmósfera de hidrógeno adecuada, sin dispersar hidrógeno dentro de un metal. En particular, desarrollaron con éxito un hidruro metálico en fase metaestable con una nueva estructura cristalina. Además, confirmaron que el material de fase metaestable desarrollado tenía una buena estabilidad térmica y el doble de capacidad de almacenamiento de hidrógeno que un material de fase estable.
Análisis en tiempo real del proceso de crecimiento de nanopartículas de hidruro de paladio metaestables dentro de una fase líquida mediante microscopía electrónica de transmisión. Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea
Para dilucidar la base teórica y la evidencia científica de estos hallazgos, el equipo de investigación utilizó la tomografía electrónica atómica, que reconstituye imágenes 3D a partir de imágenes de microscopio electrónico 2D para cristales de tamaño nanométrico en un hidrato de metal, para el análisis. Como resultado, demostraron que la fase metaestable era termodinámicamente estable, identificaron la estructura 3D de los cristales de fase metaestable y sugirieron un nuevo mecanismo de crecimiento de nanopartículas llamado "cristalización en varias etapas". Este estudio tiene importancia ya que revela un nuevo paradigma en el desarrollo de materiales basados en fases metaestables cuando la mayoría de las investigaciones se centran en el desarrollo de materiales en fases estables.
Estructura atómica 3D de nanopartículas de hidruro de paladio metaestables identificadas por tomografía electrónica atómica y un esquema del proceso de crecimiento de nanopartículas en fase metaestable. Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea
El Dr. Chun dijo:"Los hallazgos de este estudio brindan un proceso importante para obtener tecnología de origen en el desarrollo de materiales de aleación avanzados que contienen átomos livianos. Se espera que un estudio adicional revele un nuevo paradigma en el desarrollo de materiales ecológicos basados en fases metaestables". materiales energéticos que pueden almacenar hidrógeno y litio.Al igual que el método Czochralski (CZ), que se utiliza para producir silicio monocristalino, un material clave en la industria de semiconductores actual, será una tecnología de origen con un gran potencial que contribuirá a avances desarrollo material”. Nuevo material de almacenamiento de hidrógeno pisa el gas
