Nanotechnology Now - Press Release: Shedding Light On Unique Conduction Mechanisms In A New Type Of Perovskite Oxide

افلاطون کے ذریعہ دوبارہ شائع کیا گیا۔

فالونگ: 0

ہوم پیج (-) > پریس > ایک نئی قسم کے پیرووسکائٹ آکسائیڈ میں منفرد ترسیل کے طریقہ کار پر روشنی ڈالنا

سب سے اوپر والی تصویر آکسائڈ آئن کی منتقلی کے لیے اسنیپ شاٹ کو ظاہر کرتی ہے۔ سرخ اور سبز آکسائیڈ آئن M2O9 ڈائمرز کو توڑ کر اور اصلاح کرتے ہوئے حرکت کرتے ہیں، جو تیز آکسائیڈ آئن کے پھیلاؤ کو قابل بناتا ہے جہاں M کیٹیشن Nb5+ یا Mo6+ ہے۔ نیچے بائیں شکل میں 800 ℃ پر نیوٹران کے پھیلاؤ والے ڈیٹا سے نیوٹران بکھرنے والی لمبائی کی کثافت کی تقسیم نیچے دائیں شکل میں موجود ab initio molecular dynamics simulations سے آکسائیڈ آئنوں کی وقت اور خلائی اوسط امکانی کثافت کی تقسیم سے متفق ہے۔ نیچے بائیں شکل میں بیچوالا O5 ایٹم کونے میں اشتراک کرنے والے آکسیجن ایٹم سے مماثل ہے (نیچے دائیں شکل میں اوش اور اوپری شکل میں مربع)۔

کریڈٹ
مواد کی کیمسٹری

خلاصہ:
ہیکساگونل پیرووسکائٹ سے متعلق آکسائیڈ Ba7Nb3.8Mo1.2O20.1 کی قابل ذکر پروٹون اور آکسائیڈ آئن (ڈبل آئن) چالکتا اگلی نسل کے الیکٹرو کیمیکل آلات کے لیے امید افزا ہیں، جیسا کہ ٹوکیو ٹیک کے سائنسدانوں نے رپورٹ کیا ہے۔ انہوں نے جس منفرد آئن ٹرانسپورٹ میکانزم کی نقاب کشائی کی وہ امید ہے کہ بہتر ڈوئل آئن کنڈکٹرز کے لیے راہ ہموار کریں گے، جو کل کی صاف توانائی کی ٹیکنالوجیز میں اہم کردار ادا کر سکتے ہیں۔

پیرووسکائٹ آکسائیڈ کی ایک نئی قسم میں منفرد ترسیل کے طریقہ کار پر روشنی ڈالنا

ٹوکیو، جاپان | 17 نومبر 2023 کو پوسٹ کیا گیا۔

کلین انرجی ٹیکنالوجیز پائیدار معاشروں کا سنگ بنیاد ہیں، اور سالڈ آکسائیڈ فیول سیلز (SOFCs) اور پروٹون سیرامک فیول سیلز (PCFCs) گرین پاور جنریشن کے لیے الیکٹرو کیمیکل آلات کی سب سے امید افزا اقسام میں سے ہیں۔ تاہم، ان آلات کو اب بھی چیلنجز کا سامنا ہے جو ان کی ترقی اور اپنانے میں رکاوٹ ہیں۔

مثالی طور پر، SOFCs کو کم درجہ حرارت پر چلایا جانا چاہیے تاکہ ناپسندیدہ کیمیائی رد عمل کو ان کے اجزاء کے مواد کو کم کرنے سے روکا جا سکے۔ بدقسمتی سے، سب سے زیادہ معروف آکسائڈ آئن کنڈکٹرز، جو SOFCs کا ایک اہم جزو ہے، صرف بلند درجہ حرارت پر مہذب آئنک چالکتا کی نمائش کرتے ہیں۔ جہاں تک PCFCs کا تعلق ہے، وہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کے ماحول کے تحت نہ صرف کیمیاوی طور پر غیر مستحکم ہوتے ہیں، بلکہ انہیں تیاری کے دوران توانائی سے بھرپور، اعلی درجہ حرارت کی پروسیسنگ کے اقدامات کی بھی ضرورت ہوتی ہے۔

خوش قسمتی سے، ایک قسم کا مواد ہے جو SOFCs اور PCFCs دونوں کے فوائد کو ملا کر ان مسائل کو حل کر سکتا ہے: ڈوئل آئن کنڈکٹرز۔ پروٹون اور آکسائڈ آئنوں دونوں کے پھیلاؤ کی حمایت کرتے ہوئے، دوہری آئن کنڈکٹر کم درجہ حرارت پر اعلی کل چالکتا کا احساس کر سکتے ہیں اور الیکٹرو کیمیکل آلات کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتے ہیں۔ اگرچہ کچھ پیرووسکائٹ سے متعلق دوہری آئن کنڈکٹنگ مواد جیسے Ba7Nb4MoO20 کی اطلاع دی گئی ہے، ان کی چالکتا عملی ایپلی کیشنز کے لیے کافی زیادہ نہیں ہے، اور ان کے بنیادی کنڈکٹنگ میکانزم کو اچھی طرح سے سمجھا نہیں گیا ہے۔

اس پس منظر میں، ٹوکیو انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی، جاپان کے پروفیسر ماساٹومو یاشیما کی سربراہی میں ایک تحقیقی ٹیم نے 7Nb4MoO20 سے ملتے جلتے لیکن زیادہ Mo فریکشن (یعنی Ba7Nb4-xMo1+xO20+x/2) کے ساتھ مواد کی چالکتا کی تحقیقات کرنے کا فیصلہ کیا۔ . ان کا تازہ ترین مطالعہ، جو آسٹریلوی نیوکلیئر سائنس اینڈ ٹیکنالوجی آرگنائزیشن (ANSTO)، ہائی انرجی ایکسلریٹر ریسرچ آرگنائزیشن (KEK) اور توہوکو یونیورسٹی کے اشتراک سے کیا گیا تھا، کیمسٹری آف میٹریلز میں شائع ہوا تھا۔

مختلف Ba7Nb4-xMo1+xO20+x/2 کمپوزیشنز کی اسکریننگ کے بعد، ٹیم نے پایا کہ Ba7Nb3.8Mo1.2O20.1 میں قابل ذکر پروٹون اور آکسائیڈ آئن چالکتا ہے۔ "Ba7Nb3.8Mo1.2O20.1 نے گیلی ہوا کے نیچے 11 ℃ پر اور خشک ہوا کے نیچے 537 ℃ پر 10 mS/cm پر 593 mS/cm کی بلک چالکتا کی نمائش کی۔ Ba400Nb7Mo3.8O1.2 کی گیلی ہوا میں کل براہ راست موجودہ چالکتا 20.1 ℃ پر Ba13Nb7MoO4 کے مقابلے میں 20 گنا زیادہ تھی، اور 306 ℃ پر خشک ہوا میں بلک چالکتا روایتی yttria-مستحکم زرکونیا کے مقابلے میں 175 گنا زیادہ ہے۔ (YSZ)،‘‘ پروفیسر یشیما پر روشنی ڈالتی ہے۔

اگلا، محققین نے ان اعلی چالکتا اقدار کے پیچھے بنیادی میکانزم پر روشنی ڈالنے کی کوشش کی۔ اس مقصد کے لیے، انہوں نے ایب انیشیو مالیکیولر ڈائنامکس (AIMD) سمولیشنز، نیوٹران کے پھیلاؤ کے تجربات، اور نیوٹران بکھرنے والی لمبائی کی کثافت کے تجزیے کئے۔ ان تکنیکوں نے انہیں Ba7Nb3.8Mo1.2O20.1 کی ساخت کا زیادہ تفصیل سے مطالعہ کرنے اور اس بات کا تعین کرنے کے قابل بنایا کہ اسے دوہری آئن کنڈکٹر کے طور پر کیا خاص بناتا ہے۔

دلچسپ بات یہ ہے کہ ٹیم نے پایا کہ Ba7Nb3.8Mo1.2O20.1 کی اعلی آکسائیڈ آئن چالکتا ایک منفرد رجحان (شکل) سے پیدا ہوتی ہے۔ یہ پتہ چلتا ہے کہ Ba5Nb7Mo3.8O1.2 میں ملحقہ MO20.1 monomers اپنے ایک کونے (M = Nb یا Mo cation) پر آکسیجن ایٹم کا اشتراک کرکے M2O9 ڈائمر بنا سکتے ہیں۔ ان ڈائمرز کو توڑنا اور ان کی اصلاح کرنا الٹرا فاسٹ آکسائیڈ آئن کی حرکت کو اس انداز میں جنم دیتا ہے جو لوگوں کی ایک لمبی لائن سے مشابہ ہے جو پانی کی بالٹیاں (آکسائیڈ آئنوں) کو ایک شخص سے دوسرے شخص تک پہنچاتے ہیں۔ مزید برآں، اے آئی ایم ڈی سمیلیشنز نے انکشاف کیا کہ مشاہدہ شدہ ہائی پروٹون کی ترسیل مواد میں ہیکساگونل قریبی پیکڈ BaO3 تہوں میں موثر پروٹون کی منتقلی کی وجہ سے تھی۔

ایک ساتھ مل کر، اس مطالعہ کے نتائج پیرووسکائٹ سے متعلق دوہری آئن کنڈکٹرز کی صلاحیت کو اجاگر کرتے ہیں اور ان مواد کے عقلی ڈیزائن کے لیے رہنما خطوط کے طور پر کام کر سکتے ہیں۔ "Ba7Nb3.8Mo1.2O20.1 میں اعلی چالکتا اور منفرد آئن منتقلی کے طریقہ کار کے موجودہ نتائج آکسائڈ آئن، پروٹون، اور دوہری آئن کنڈکٹرز کی سائنس اور انجینئرنگ کی ترقی میں مدد کریں گے،" ایک امید مند پروفیسر یاشیما نے نتیجہ اخذ کیا۔

ہم امید کرتے ہیں کہ مزید تحقیق ہمیں اگلی نسل کی توانائی کی ٹیکنالوجیز کے لیے مواد کو اور بھی بہتر انداز میں چلانے کی طرف لے جائے گی۔

####

ٹوکیو انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی کے بارے میں
ٹوکیو ٹیک معروف یونیورسٹی کے طور پر تحقیق اور اعلیٰ تعلیم میں سب سے آگے ہے۔
جاپان میں سائنس اور ٹیکنالوجی کے لیے۔ ٹوکیو ٹیک کے محققین سے لے کر شعبوں میں مہارت حاصل کرتے ہیں۔
مادی سائنس سے حیاتیات، کمپیوٹر سائنس، اور طبیعیات۔ 1881 میں قائم کیا گیا، ٹوکیو ٹیک
ہر سال 10,000 سے زیادہ انڈرگریجویٹ اور گریجویٹ طلباء کی میزبانی کرتا ہے، جو سائنسی طور پر ترقی کرتے ہیں
رہنما اور صنعت میں سب سے زیادہ مطلوب انجینئرز۔ جاپانیوں کو مجسم کرنا
"monotsukuri" کا فلسفہ، جس کا مطلب ہے "تکنیکی آسانی اور اختراع،" ٹوکیو ٹیک
کمیونٹی اعلی اثر والی تحقیق کے ذریعے معاشرے میں اپنا حصہ ڈالنے کی کوشش کرتی ہے۔
https://www.titech.ac.jp/english/

مزید معلومات کے لئے، براہ مہربانی کلک کریں یہاں

رابطے:
ایمیکو کاواگوچی
ٹیکنالوجی ٹوکیو انسٹیٹیوٹ
آفس: + 81-3-5734-2975

کاپی رائٹ © ٹوکیو انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی

اگر آپ کے پاس کوئی تبصرہ ہے، تو براہ مہربانی رابطہ کریں ہم سے.

خبروں کی ریلیز جاری کرنے والے، نہ کہ 7th Wave, Inc. یا Nanotechnology Now، مواد کی درستگی کے لیے مکمل طور پر ذمہ دار ہیں۔

بک مارک: