La Investigación del Asilo Introduce la Nueva Técnica de Proyección De Imagen Electroquímica de la Microscopia de la Deformación para la Cifra y MFP-3D AFMs

La Investigación del Asilo, el arranque de cinta de la tecnología en Antena de la Exploración y la Microscopia Atómica de la Fuerza (SPM/AFM), ha anunciado la nueva técnica de proyección de imagen Electroquímica (ESM) de la Microscopia de la Deformación para su Cypher™ y MFP-3D™ AFMs.

La imagen topográfica (dejada) del ánodo amorfo del Si en la estructura de la batería de la fino-película Si/LiPON/LiCoO2 muestra la presencia de varios límites de grano, así como la tosquedad superficial extensa. La imagen del ESM (correcta) es obtenida midiendo los bucles de histéresis electroquímicos de la deformación en cada pixel (imagen de pixel 100x100 sobre área de 1 micrón). El bucle de histéresis del área es una dimensión de movilidad del Li-Ión, y se traza como 2.a correspondencia (azul marino corresponde a los bucles cerrados, rojos a los bucles abiertos). La movilidad aumentada del Li-Ión a lo largo del límite de grano sostenido se considera sin obstrucción, así como las manchas calientes localizadas en el límite de grano difuso y dentro de los granos. La resolución efectiva del ESM para este material es el ~ 10 nanómetro, proporcionando a una vista de alta resolución de la dinámica del Li-Ión en estos materiales. (Reimpreso de N. Balke, y otros, Lett Nano. 10, 3420 (2010).

Convertido por la Investigación del Laboratorio Nacional (ORNL) y del Asilo de la Oak Ridge, el ESM es una técnica innovadora de la microscopia de la antena (SPM) de la exploración capaz de sondar reactividad electroquímica y flujos iónicos en macizo en el nivel del sub-diez-nanómetro. El ESM es la primera técnica que mide corrientes iónicas directamente, proporcionando a una nueva herramienta para correlacionar fenómenos electroquímicos en el nanoscale. La capacidad para sondar procesos electroquímicos y transporte iónico en macizo es inestimable para una amplia gama de aplicaciones para la generación y el almacenamiento de la energía que colocan de las baterías a las pilas de combustible. El ESM tiene el potencial de ayudar en estos avances con dos mejoras importantes sobre otras tecnologías convencionales: (a) la resolución de sondar volúmenes de la nanómetro-escala y (b) la capacidad inherente de desemparejar iónico de corrientes electrónicas con (c) la capacidad de la proyección de imagen ampliada a una amplia gama de técnicas de la espectroscopia evocadoras de herramientas electroquímicas convencionales. Nina Balke de ORNL presentará resultados recientes en el Curso Internacional sobre la Microscopia de la Antena de la Exploración para las Aplicaciones de la Energía (http://www.mpip-mainz.mpg.de/symposium/spm2011/) en Maguncia, Alemania, 8-10 de junio de 2011.

La capacidad facilitará a Rogelio Comentado Proksch, Presidente de la Investigación del Asilo, del “Progreso en almacenamiento de energía y de la conversión grandemente de estudiar las baterías y las pilas de combustible en el nivel de varios nanómetros. El ESM proporciona a la proyección de imagen funcional de fenómenos electroquímicos en millones de los volúmenes a técnicas electroquímicas actual-basadas que convencionales mil millones veces más pequeñas. Esta nueva técnica abre el camino en la tecnología de energía de comprensión y los dispositivos iónicos en el nivel de granos individuales y de defectos, así puenteando funciones macroscópicas y mecanismos atomísticos. Esto a su vez llevará a las soluciones mejoradas del almacenamiento de energía - baterías con densidades de energía extremadamente alta y cursos de la vida largos y pilas de combustible con densidades y eficiencias de energía muy alta.”

“Tradicionalmente, las técnicas de exploración de la microscopia de la antena permitieron la medición de corrientes electrónicas y las fuerzas cortas y de largo alcance,” agregó a Sergei Kalinin, Miembro del Personal Mayor de la Investigación en el centro para las Ciencias Materiales de Nanophase en ORNL y coinventores (con Nina Balke y Stephen Jesse) del ESM. El “ESM amplía esta capacidad a las corrientes iónicas de la dimensión, y se ha demostrado ya para una variedad de cátodo del Li-Ión, de ánodo, y de materiales del electrólito, así como de electrólitos del oxígeno y de conductores electrónico-iónicos mezclados. La presencia ubicua de acoplamiento del volumen de la concentración-muela en sistemas electroquímicos sugiere que esta técnica sea de hecho universal para la proyección de imagen iónica de estado sólido - de las baterías y de estado sólido a la electrónica memristive.

Stephen Jesse agregó “Quizás más importante aún, el uso de la excitación de la banda y los motores del DARDO permiten que las mediciones sean realizadas en las superficies ásperas de materiales electroquímicos realistas, haciendo el ESM útil para los materiales y los dispositivos reales.”

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