通常认为,金属硼化物表面及其单层变体(称为硼酚)在中低温下具有规则的原子排列。而LLNL团队的最新研究表明,在许多情况下,这些原子实际上是动态无序的:与大多数固态表面行为的传统理解相比,这是一个令人惊讶的现象。表面无序意味着每个原子位点具有不同的局部特性。根据该团队的研究,其中一些位点可以使氢分子更容易解离,从而有望在储氢过程中加速材料的活化。
这些发现对其他应用也有影响。除了储氢外,金属硼化物和硼烯还可用于超导、电催化、光电以及作为耐热和耐腐蚀涂层。在其中一些应用中,特定的硼表面原子排列在决定整体性能方面发挥着巨大的作用。
LLNL材料科学家Sichi Li认为此次的发现是一个特例,表明晶体材料的表面实际上可以是非晶态和动态的。因此我们需要重新审视在表面科学界的一些基本假设。无序的表面会产生一系列的表面反应性。如果能够利用这种特性,可能发现一种表面功能化方案以加快能量存储和转换的新方法。
这项工作美国由能源部、能源效率和可再生能源办公室、氢和燃料电池技术办公室共同完成,并通过储氢材料高级研究联盟 (HyMARC) 资助。