Grâce à de longs décalages à la barre d'un microscope hautement sophistiqué, les chercheurs ont enregistré des réactions à une résolution près de l'échelle atomique. Leur succès est une autre étape vers la construction d'une meilleure batterie.
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| En utilisant des techniques avancées de microscopie électronique (de gauche à droite), Fariah Hayee, étudiante de deuxième cycle, la professeure Jen Dionne et la chercheuse Ai Leen Koh ont saisi des vidéos à très haute résolution d'atomes entrant et sortant de nanoparticules. |
Dans un laboratoire situé à18 pieds au-dessous du Quad Engineering de l'Université de Stanford, les chercheurs du laboratoire Dionne ont des nuits entières avec l'un des microscopes les plus avancés dans le monde pour capturer une réaction inconcevablement petite.
Les laborantins ont procédé à des expériences ardues - parfois nécessitant 30 heures de travail continu - pour capturer des visualisations dynamiques en temps réel d’atomes qui pourraient un jour aider nos piles de téléphone à durer plus longtemps et les batteries de nos véhicules électriques à avoir une plus grande autonomie grâce à une seule charge.
Travaillant d’arrache-pied dans les laboratoires souterrains, ils ont enregistré des atomes entrant et sortant de nanoparticules de moins de 100 nanomètres, avec une résolution proche de 1 nanomètre.
"La capacité de visualiser directement les réactions en temps réel avec une résolution aussi élevée nous permettra d'explorer de nombreuses questions sans réponse dans les sciences chimiques et physiques", a déclaré Jen Dionne, professeure agrégée de sciences des matériaux et d'ingénierie à Stanford et auteure principale du document détaillant ce travail, publié le 16 janvier dans Nature Communications. "Bien que les expériences ne soient pas faciles, elles ne seraient pas possibles sans les progrès remarquables en microscopie électronique de la dernière décennie."
Leurs expériences ont porté sur l'hydrogène se déplaçant dans le palladium, une classe de réactions connues sous le nom de phase de transition par intercalation. Cette réaction est physiquement analogue à la façon dont les ions traversent une batterie ou pile à combustible pendant la charge et la décharge. L'observation de ce processus en temps réel donne un aperçu des raisons pour lesquelles les nanoparticules sont de meilleures électrodes que les matériaux en vrac et correspond au plus grand intérêt de Dionne pour les dispositifs de stockage d'énergie qui peuvent charger plus rapidement, conserver plus d'énergie et éviter un ... Lire la suite
