La Ricerca dell'Asilo Introduce la Nuova Tecnica di Rappresentazione Elettrochimica di Microscopia di Sforzo per la Cifra e MFP-3D AFMs

Published on March 18, 2011 at 2:59 AM

La Ricerca dell'Asilo, la guida della tecnologia nella Sonda di Scansione e la Microscopia Atomica della Forza (SPM/AFM), ha annunciato la nuova tecnica di rappresentazione Elettrochimica (ESM) di Microscopia di Sforzo per il sui Cypher™ e MFP-3D™ AFMs.

L'immagine topografica (lasciata) dell'anodo amorfo di Si nella struttura di sottili pellicole della batteria Si/LiPON/LiCoO2 mostra la presenza di una serie di limiti di granulo come pure l'estesa rugosità di superficie. L'immagine di ESM (destra) è ottenuta misurando i cicli di isteresi elettrochimici di sforzo ad ogni pixel (immagine di pixel 100x100 oltre un'area di 1 micron). Il ciclo di isteresi di area è una misura di mobilità dello Li-Ione ed è tracciato come 2D mappa (blu scuro corrisponde ai cicli chiusi, rossi ai cicli aperti). La mobilità migliorata dello Li-Ione lungo il limite di granulo marcato è veduta chiaramente come pure aree sensibili localizzate sul limite di granulo diffuso ed all'interno dei granuli. L'efficace risoluzione del ESM per questo materiale è ~ 10 nanometro, fornenti una visualizzazione ad alta definizione della dinamica dello Li-Ione in questi materiali. (Ristampato da N. Balke, et al., Lett Nano. 10, 3420 (2010).

Sviluppato tramite la Ricerca del Laboratorio Nazionale (ORNL) e dell'Asilo di Oak Ridge, il ESM è una tecnica innovatrice di microscopia della sonda (SPM) di scansione capace di sondaggio la reattività elettrochimica e dei flussi ionici in solidi al livello di sotto-dieci-nanometro. Il ESM è la prima tecnica che misura direttamente le correnti ioniche, fornente un nuovo strumento per la mappatura dei fenomeni elettrochimici sul nanoscale. La capacità per sondare i trattamenti elettrochimici ed il trasporto ionico in solidi è inestimabile per una vasta gamma di domande di generazione e archiviazione di energia che variano dalle batterie alle pile a combustibile. Il ESM ha il potenziale di aiutare in questi avanzamenti con due miglioramenti importanti sopra altre tecnologie convenzionali: (a) la risoluzione sondare i volumi del nanometro-disgaggio e (b) la capacità inerente di disaccoppiare ionico dalle correnti elettroniche con (c) capacità di rappresentazione estendere a una vasta gamma di tecniche di spettroscopia rievocative degli strumenti elettrochimici convenzionali. Nina Balke di ORNL presenterà i risultati recenti al Workshop Internazionale su Microscopia della Sonda di Scansione per le Applicazioni di Energia (http://www.mpip-mainz.mpg.de/symposium/spm2011/) a Mainz, Germania, 8-10 giugno 2011.

Roger Proksch, Presidente Commentato della Ricerca dell'Asilo, “del Progresso nell'immagazzinamento dell'energia e della conversione notevolmente sarà facilitato dalla capacità di studiare le batterie e le pile a combustibile al livello di parecchi nanometri. Il ESM fornisce la rappresentazione funzionale dei fenomeni elettrochimici in milioni dei volumi alle tecniche elettrochimiche correnti corrente convenzionali più piccole miliardo volte. Questa nuova tecnica apre la via a tecnologia energetica di comprensione e le unità ioniche al livello di diversi granuli e di difetti, così gettando un ponte sulle funzionalità macroscopiche e sui meccanismi atomistici. Ciò a sua volta piombo alle soluzioni migliori di immagazzinamento dell'energia - batterie con estremamente le densità di alta energia e le vite lunghe e pile a combustibile con molto le densità ed i risparmi di temi di alta energia.„

“Tradizionalmente, le tecniche di scansione di microscopia della sonda hanno permesso la misura delle correnti elettroniche e forze brevi ed a lungo raggio,„ ha aggiunto Sergei Kalinin, Personale Senior della Ricerca nel Centro per le Scienze dei Materiali di Nanophase a ORNL e co-inventori (con Nina Balke e Stephen Jesse) del ESM. “il ESM estende questa capacità fino le correnti ioniche della misura e già è stato dimostrato per vari catodo dello Li-Ione, anodo e materiali dell'elettrolito come pure elettroliti dell'ossigeno e conduttori elettronico-ionici misti. La presenza onnipresenta di accoppiamento del volume del concentrazione-molare nei sistemi elettrochimici suggerisce che questa tecnica sia in effetti universale per la rappresentazione ionica semi conduttrice - dalle batterie e dallo stato solido ad elettronica memristive.

Stephen Jesse ha aggiunto “Forse ancora più importante, l'uso dell'eccitazione della banda ed i motori del DARDO permette che le misure siano realizzate sulle superfici ruvide dei materiali elettrochimici realistici, rendenti il ESM utile per i materiali e le unità reali.„

Last Update: 11. January 2012 09:21

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