Home » Știință » Aplicabilitatea cristalelor superionice devine o realitate şi suntem mai aproape de crearea unui nou tip revoluţionar de baterie

Aplicabilitatea cristalelor superionice devine o realitate şi suntem mai aproape de crearea unui nou tip revoluţionar de baterie

Aplicabilitatea cristalelor superionice devine o realitate şi suntem mai aproape de crearea unui nou tip revoluţionar de baterie
Publicat: 16.10.2018
Savanţii au putut observa pentru prima dată fenomenul fizic care se află la baza proprietăţilor electrice promiţătoare a unei clase de materiale numită cristale superionice. O mai bună înţelegere a acestora poate duce la crearea unor baterii reîncărcabile mai sigure şi mai eficiente decât cele tradiţionale bazate pe litiu.

Devenind un subiect popular în ultimii cinci ani, cristalele superionice sunt un hibrid solid-lichid. Unele componente moleculare au o structură cristalină rigidă, iar altele devin lichide dacă se depăşeşte o anumită temperatură, fiind capabile să treacă prin scheletul solid, scrie Phys.

În noul studiu, savanţii de la Duke University, Oak Ridge National Laboratory (ORNL) şi Argonne National Laboratory (ANL), au probat astfel de cristale superionice care conţin cupru, crom şi seleniu (CuCrSe2) cu neutroni şi raze X pentru a determina modul în care ionii de cupru ai materialului ajung la proprietăţile lichide. Rezultatele au apărut online pe 8 octombrie în jurnalul Nature Physics.

Prin bombardarea unei mostre de CuCrSe2 pudră cu neutroni, cercetătorii au obţinut o imagine la scară largă a structurii atomice şi a dinamicii, scoţând la iveală atât vibraţiile scheletului de crom şi seleniu, cât şi fluxul de cupru din interiorul structurii.

Pentru o imagine mai restrânsă dar mai detaliată a vibraţiilor, cercetătorii au supus un cristal minuscul de CuCrSe2 la raze X de rezoluţie mare. Experimentul le-a permis să examineze modul în care razele au împrăştiat atomii şi cum vibraţiile structurii solide au declanşat propagarea undelor secundar, un indice al comportamentului materialului solid.

„Putem găsi o soluţie (solidă) pentru transportarea ionilor în baterii reîncărcabile”

Având la dispoziţie ambele seturi de informaţii, grupul de cercetători a efectuat simulări cuantice al comportamentului atomic al materialului pentru a explica descoperirile. Sub temperatura fazei de tranziţie la 87,7 grade Celsius, atomii de cupru vibrează în jurul regiunilor izolate, încadrate în structura solidă din atomi de crom şi seleniu. La o temperatură mai mare, atomii de cupru sunt capabili să sară la întâmplare între mai multe regiuni, permiţând ionilor de cupru să curgă prin cristalul solid.

Deşi mai este nevoie de cercetări pentru a înţelege modul în care atomii de cupru interacţionează unul cu altul odată ce ambele regiuni devin ocupate, descoperirile oferă indicii cu privire la modul în care materiale similare pot fi folosite în aplicaţiile electronice viitoare.

„Multe baterii din comerţ bazate pe ionii de litiu folosesc electroliţi lichizi pentru a transfera ionii între capetele bateriei”, a precizat Olivier Delaire, autor principal al studiului. „Deşi este o metodă eficientă, acest lichid poate fi inflamabil, aşa cum mulţi posesori de laptop şi smartphone au descoperit”, adaugă cercetătorul.

„Există variante ale cristalelor superionice care conţin ioni de litiu sau sodiu care se comportă precum cuprul în CuCrSe2. Dacă, cu ajutorul acestui studiu şi al viitoarelor studii, putem înţelege modul în care cristalele superionice funcţionează, atunci putem găsi o soluţie (solidă) pentru transportarea ionilor în baterii reîncărcabile”, a conchis Delaire.

Vă recomandăm să citiţi şi următoarele articole:

A fost inventată o nouă baterie cu o viaţă mult mai lungă decât orice altă baterie

Un nou dispozitiv hibrid poate elimina nevoia de baterii şi poate oferi energie nelimitată pentru viitoarele telefoane mobile

Bateria care se încarcă în doar un minut poate învinge Tesla în cursa pentru maşina ecologică a viitorului

Reuşita care ne va schimba viaţa: baterii de 30 de ori mai puternice, ce se încarcă de 1.000 de ori mai repede!

Urmărește DESCOPERĂ.ro pe
Google News și Google Showcase
Cele mai noi articole
Finlanda a adoptat o lege în contradicție cu angajamentele față de drepturile omului
Finlanda a adoptat o lege în contradicție cu angajamentele față de drepturile omului
Vor cauza schimbările climatice mai multe cutremure?
Vor cauza schimbările climatice mai multe cutremure?
Acasă la Adrian Păunescu la 81 de ani de la nașterea lui | EXCLUSIV „Altceva cu Adrian Artene”
Acasă la Adrian Păunescu la 81 de ani de la nașterea lui | EXCLUSIV „Altceva cu Adrian Artene”
Analizele ADN arată ce ar fi cauzat colapsul populației de fermieri din Epoca de Piatră
Analizele ADN arată ce ar fi cauzat colapsul populației de fermieri din Epoca de Piatră
Duke Ellington, Maestrul Jazz-ului și Promotorul Integrării Rasiale. „Nu am nevoie de timp. Am nevoie de un termen limită!”
Duke Ellington, Maestrul Jazz-ului și Promotorul Integrării Rasiale. „Nu am nevoie de timp. Am nevoie de un termen limită!”
Kathryn Bigelow, prima femeie regizor care a luat Oscarul la această categorie. „Fiecare ar trebui să facă judecăți morale pentru el însuși”
Kathryn Bigelow, prima femeie regizor care a luat Oscarul la această categorie. „Fiecare ar trebui să facă judecăți ...
Apa de băut din Europa este contaminată cu chimicale eterne
Apa de băut din Europa este contaminată cu chimicale eterne
Test de cultură generală. Care dictator a fost înnobilat de un rege britanic?
Test de cultură generală. Care dictator a fost înnobilat de un rege britanic?
NASA construiește un telescop pentru „vânătoarea” de extratereștri
NASA construiește un telescop pentru „vânătoarea” de extratereștri
Muzica poate influența cum și cât mâncăm, arată un studiu
Muzica poate influența cum și cât mâncăm, arată un studiu
Un râs carpatin în vârstă de 3 ani, cel mai nou „locatar” de la Grădina Zoologică Brașov
Un râs carpatin în vârstă de 3 ani, cel mai nou „locatar” de la Grădina Zoologică Brașov
Organizatorii au anunțat lista artiștilor care vor urca pe cele opt scene ale Untold
Organizatorii au anunțat lista artiștilor care vor urca pe cele opt scene ale Untold
Românul care a rescris istoria matematicii la numai 26 de ani
Românul care a rescris istoria matematicii la numai 26 de ani
Cine va arbitra finala Euro 2024 dintre Spania și Anglia?
Cine va arbitra finala Euro 2024 dintre Spania și Anglia?
O turistă trasă de curent în larg a fost salvată după 36 de ore
O turistă trasă de curent în larg a fost salvată după 36 de ore
Coreea de Sud va produce în masă lasere low-cost care pot elimina drone
Coreea de Sud va produce în masă lasere low-cost care pot elimina drone
Rachete de croazieră americane vor fi desfășurate în Germania, pentru prima dată de la Războiul Rece
Rachete de croazieră americane vor fi desfășurate în Germania, pentru prima dată de la Războiul Rece
Legenda Gladiatorului regizat de Ridley Scott. Maximus a fost fictiv, însă alții chiar au existat în istorie
Legenda Gladiatorului regizat de Ridley Scott. Maximus a fost fictiv, însă alții chiar au existat în istorie