A Pesquisa do Asilo Introduz a Técnica de Imagem Lactente Electroquímica Nova da Microscopia da Tensão para a Cifra e o MFP-3D AFMs

A Pesquisa do Asilo, o líder da tecnologia na Ponta De Prova da Exploração e a Microscopia Atômica da Força (SPM/AFM), anunciaram a técnica de imagem lactente Electroquímica nova (ESM) da Microscopia da Tensão para seus Cypher™ e MFP-3D™ AFMs.

A imagem topográfica (deixada) do ânodo amorfo do Si na estrutura de fita fina da bateria Si/LiPON/LiCoO2 mostra a presença de um número de limites de grão, assim como a aspereza de superfície extensiva. A imagem do ESM (direita) é obtida medindo os laços de histerese eletroquímicos da tensão em cada pixel (imagem de pixel 100x100 sobre uma área de 1 mícron). O laço de histerese da área é uma medida da mobilidade do Li-Íon, e é traçado como o 2D mapa (obscuridade - o azul corresponde aos laços fechados, vermelhos aos laços abertos). A mobilidade aumentada do Li-Íon ao longo do limite de grão afiado é considerada claramente, assim como hot spot localizados no limite de grão difuso e dentro das grões. A definição eficaz do ESM para este material é o ~ 10 nanômetro, fornecendo uma ideia de alta resolução da dinâmica do Li-Íon nestes materiais. (Reimprimido de N. Balke, e outros, Lett Nano. 10, 3420 (2010).

Tornado pela Pesquisa do Laboratório Nacional (ORNL) e do Asilo de Oak Ridge, o ESM é uma técnica inovativa da microscopia da ponta de prova (SPM) da exploração capaz de sondar a reactividade electroquímica e fluxos iónicos nos sólidos no nível de secundário-dez-nanômetro. O ESM é a primeira técnica que mede correntes iónicas directamente, fornecendo uma nova ferramenta para traçar fenômenos eletroquímicos no nanoscale. A capacidade para sondar processos eletroquímicos e o transporte iónico nos sólidos é inestimável para uma escala larga dos pedidos para a geração e o armazenamento da energia que variam das baterias às células combustíveis. O ESM tem o potencial ajudar nestes avanços com duas melhorias principais sobre outras tecnologias convencionais: (a) a definição sondar volumes da nanômetro-escala e (b) a capacidade inerente para decuplar iónico das correntes eletrônicas com (c) a capacidade da imagem lactente estendida a uma escala larga das técnicas da espectroscopia reminiscentes de ferramentas electroquímicas convencionais. Nina Balke de ORNL estará apresentando resultados recentes na Sessão Internacional De Trabalho Sobre a Microscopia da Ponta De Prova da Exploração para as Aplicações da Energia (http://www.mpip-mainz.mpg.de/symposium/spm2011/) em Mainz, Alemanha, os 8-10 de junho de 2011.

Roger Comentado Proksch, Presidente da Pesquisa do Asilo, do “Progresso no armazenamento de energia e da conversão será facilitado extremamente pela capacidade para estudar baterias e células combustíveis a nível de diversos nanômetros. O ESM fornece a imagem lactente funcional de fenômenos eletroquímicos em milhões dos volumes às técnicas electroquímicas actual-baseadas do que convencionais bilhão vezes menores. Esta técnica nova abre o caminho à tecnologia energética compreensiva e dispositivos iónicos no nível de grões individuais e de defeitos, assim construindo uma ponte sobre funcionalidades macroscópicas e mecanismos atomísticos. Isto por sua vez conduzirá às soluções melhoradas do armazenamento de energia - baterias com extremamente densidades de alta energia e vidas longas e células combustíveis com muito densidades e eficiências de alta energia.”

“Tradicional, as técnicas de varredura da microscopia da ponta de prova permitiram a medida de correntes eletrônicas e forças curtos e de longo alcance,” adicionou Sergei Kalinin, Membro de Pessoal de Investigação Superior no centro para Ciências de Materiais de Nanophase em ORNL e co-inventor (com Nina Balke e Stephen Jesse) do ESM. O “ESM estende esta capacidade às correntes iónicas da medida, e tem sido demonstrado já para uma variedade de cátodo do Li-Íon, ânodo, e materiais do eletrólito, assim como eletrólitos do oxigênio e condutores eletrônico-iónicos misturados. A presença ubíquo de acoplamento do volume do concentração-molar em sistemas eletroquímicos sugere que esta técnica seja de facto universal para a imagem lactente iónica de circuito integrado - das baterias e de circuito integrado à eletrônica memristive.

Stephen Jesse adicionou “Talvez ainda mais importante, o uso da excitação da faixa e os motores do DARDO permitem que as medidas sejam executadas nas superfícies ásperas de materiais eletroquímicos realísticos, fazendo o ESM útil para materiais e dispositivos reais.”

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