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勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，一些硼基氫存儲系統(tǒng)中的原子紊亂可能會增加氫的吸收率。金屬硼化物表面和它們的單層變體——被稱為硼化物——通常被認(rèn)為在低到中等溫度下有規(guī)則的原子排列。
LLNL團隊證明，在許多情況下，這些原子實際上是動態(tài)無序的:一個令人驚訝的現(xiàn)象，與傳統(tǒng)的理解大多數(shù)固體表面的行為相矛盾。表面無序意味著每個原子位點具有不同的局部性質(zhì)。根據(jù)研究小組的說法，其中一些位點使氫分子更容易分解，這反過來又有望加速氫儲存過程中材料的活化。
這一發(fā)現(xiàn)對其他應(yīng)用也有影響。除了儲氫，金屬硼化物和硼酸鹽還用于超導(dǎo)、電催化、光電子以及作為耐熱和耐腐蝕涂層。在這些應(yīng)用中，硼表面原子排列的大小在決定其整體性能方面起著巨大的作用。
當(dāng)為其功能——儲氫、超導(dǎo)性、電催化反應(yīng)性——與其表面結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的材料設(shè)計硅時，如果靜態(tài)、有序表面的假設(shè)實際上不成立，結(jié)果就會截然不同。
“我們在這里發(fā)現(xiàn)的是一個特殊的例子，說明了晶體材料的表面實際上是無定形和動態(tài)的?！拔覀冃枰J(rèn)真地重新檢驗我們在表面科學(xué)中的一些基本假設(shè)，”LLNL材料科學(xué)家李思志說，他是發(fā)表在《自然通訊》上的一篇論文的主要作者。
“如果表面是水晶狀且有序的，那么每一部分本質(zhì)上都是相同的。無序表面產(chǎn)生一系列的表面反應(yīng)性?！叭绻覀兡芾眠@種能力，這可能是一種新的方式來調(diào)整表面功能，以更快的能量存儲和轉(zhuǎn)換，”LLNL材料科學(xué)家和合著者布蘭登·伍德說，他領(lǐng)導(dǎo)著LLNL材料氫存儲團隊。
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