इन उच्च अंत वायुमंडलीय ग्रेड संरचनात्मक लक्षण वर्णन तकनीकों का प्रयास करें

हाल के शोध में, दोष इंजीनियरिंग के संयोजन से भौतिक गुणों का डिजाइन और विनियमन वर्तमान में एक शोध हॉटस्पॉट है। संक्रमण धातु ऑक्साइड, सल्फाइड और अन्य सामग्रियों में, दोषों की उपस्थिति उनकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना और रासायनिक गुणों को महत्वपूर्ण रूप से बदल देगी, जिससे ऊर्जा भंडारण और रूपांतरण के क्षेत्र में उनका व्यापक अनुप्रयोग प्राप्त होगा। उदाहरण के लिए, बैटरी सामग्री के संरचनात्मक डिजाइन में, दोषों का मात्रात्मक परिचय सामग्री की विद्युत चालकता में सुधार कर सकता है, अधिक सक्रिय साइट प्रदान कर सकता है, और बेहतर विद्युत रासायनिक प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए सामग्री के चरण संक्रमण में सुधार कर सकता है। इसके लिए, सामग्री के दोषों का अवलोकन और विशेषता करके, शोधकर्ता परमाणु स्तर से सामग्री की संरचना और गुणों के बीच संबंधों का अध्ययन करके ऊर्जा भंडारण सामग्री के अनुसंधान क्षेत्र के लिए एक नया द्वार खोल सकते हैं। हालांकि सामग्री के दोषों को चिह्नित करने के लिए एचआरटीईएम, एक्सपीएस, ईईएलएस और अन्य तकनीकों का उपयोग करना अब दुर्लभ नहीं है, इन तकनीकों को केवल सामग्री की सतह के स्थानीय क्षेत्रों के अध्ययन तक सीमित किया जा सकता है, जो कि अध्ययन के लिए फैला हुआ है सामग्री के समग्र दोष। इसके अलावा, ये तकनीक केवल सामग्री के सतह दोषों के अर्ध-मात्रात्मक विश्लेषण में सहायता कर सकती हैं, जबकि मोटे नमूनों के लिए, यह "रिज के शिखर तक क्षैतिज है, गहराई अलग है।" विशेष रूप से विभिन्न आंतरिक दोषों और सतहों वाले नमूनों के लिए, यह और भी अधिक शक्तिहीन है। यहां, लेखक ने 2018 में सामग्री दोष इंजीनियरिंग के अनुसंधान क्षेत्र में सामग्री के मैक्रोस्कोपिक पूरे बिंदु से दोष संरचना और सामग्री को चिह्नित करने के लिए कुछ उच्च-स्तरीय दोष लक्षण वर्णन विधियों को संकलित किया है और निम्नलिखित का विश्लेषण किया है। अगर अधूरापन है, तो जोड़ने के लिए आपका स्वागत है।

[पॉज़िट्रॉन एनीहिलेशन स्पेक्ट्रम]

पॉज़िट्रॉन एनीहिलेशन स्पेक्ट्रम, जिसे पॉज़िट्रॉन एनीहिलेशन लाइफ़टाइम स्पेक्ट्रम (पीआईएलएस) के रूप में भी जाना जाता है, सामग्री के लिए एक उपन्यास गैर-विनाशकारी परीक्षण तकनीक है जो परमाणु स्तर से सामग्री के गुणों का अध्ययन करती है। इस तकनीक का उपयोग आमतौर पर ठोस पदार्थों में दोषों और रिक्तियों की उपस्थिति का पता लगाने के लिए किया जाता है। इस पहचान तकनीक का सिद्धांत विनाश के दौरान गामा किरणों को छोड़ने के विश्राम समय का पता लगाना है, जब पॉज़िट्रॉन इलेक्ट्रॉनों के साथ बातचीत करते हैं। विश्राम के समय की लंबाई सामग्री के छिद्र के आकार, यानी रिक्ति के आकार पर निर्भर करती है। शमन के विश्राम समय के आधार पर सामग्री में परमाणु-स्तर के दोषों का अप्रत्यक्ष निर्णय तकनीक को ऊर्जा भंडारण सामग्री के दोष डिजाइन और लक्षण वर्णन में एक बड़ी भूमिका निभाता है।

पैलेडियम-डॉप्ड मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड सामग्री का एक हालिया अध्ययन नेचर कम्युनिकेशंस लेख (NAT। COMMUN।, 2018, 9, 2120) में बताया गया है। इस तकनीक का उपयोग डोपिंग के बाद उत्पन्न दोषों को चिह्नित करने के लिए किया गया था, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। शोधकर्ताओं ने पाया कि MoS2 सामग्री को 1% पैलेडियम के साथ डोप किए जाने के बाद, जाली दोष के विश्राम समय 1 और रिक्ति दोष के विश्राम समय τ2 को काफी लंबा कर दिया गया था। जहां 1 को 183.6s से 206.2s तक बढ़ाया गया है, जबकि τ2 को 355.5s से 384.6s तक बढ़ाया गया है। इन विश्राम समयों में वृद्धि दोष आयाम में वृद्धि का प्रतीक है। इसके अलावा, विश्राम के समय की तीव्रता में भी सुधार होता है, जिसका अर्थ है कि डोपिंग के बाद सामग्री में दोषों की सामग्री अनडॉप्ड मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड सामग्री की तुलना में काफी अधिक है।

[विस्तारित एक्स-रे अवशोषण ठीक संरचना स्पेक्ट्रम]

विस्तारित एक्स-रे अवशोषण ठीक संरचना (एक्सएएनईएस) नमूना के एक्स-रे विकिरण द्वारा उत्सर्जित प्रतिदीप्ति या फोटोइलेक्ट्रॉन द्वारा उत्पन्न विस्तारित एक्स-रे अवशोषण घटना द्वारा सामग्री के परमाणु के आसपास के रासायनिक वातावरण का विश्लेषण है। विस्तारित एक्स-रे अवशोषण घटना शॉर्ट-रेंज ऑर्डरिंग फ़ंक्शन द्वारा निर्धारित की जाती है। संरचनात्मक स्पेक्ट्रम से, अवशोषित परमाणु के आसन्न परमाणुओं के प्रकार, दूरी और समन्वय संख्या जैसे डेटा प्राप्त किए जा सकते हैं। आसन्न समन्वय परमाणुओं की दूरी और चोटियों की तीव्रता के बदलाव को देखकर दोषों की मात्रा गुणात्मक रूप से निर्धारित की जा सकती है।

हाल ही में, उन्नत ऊर्जा सामग्री के शोध लेख ने इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में CaMnO3 के दोष का अध्ययन करने के लिए XANES तकनीक के उपयोग की सूचना दी (Adv. Energy Mater। 2018, 1800612)। शोधकर्ताओं ने सामग्री में ऑक्सीजन दोषों का विश्लेषण करने के लिए XAS और XANES स्पेक्ट्रा का उपयोग किया। XANES स्पेक्ट्रम से देखा जा सकता है कि CMO/S-300 की चरम तीव्रता CMO की तुलना में काफी कम है, जो सल्फर की कमी के बाद सामग्री की वैलेंस स्थिति में कमी को साबित करता है। फूरियर रूपांतरण के बाद के नक्शे में, यह देखा गया है कि सीएमओ/एस-300 स्पेक्ट्रम की चरम तीव्रता सीएमओ की तुलना में कम है, और कुछ चोटियों के अनुरूप रिक्ति सीएमओ से स्थानांतरित हो गई है। ये आंकड़े सल्फर की कमी और ऑक्सीजन दोषों के गठन के बाद सीएमओ/एस-300 की सतह में संरचनात्मक परिवर्तनों का वर्णन करते हैं।

[इलेक्ट्रॉनिक स्पिन रिस्पांस स्पेक्ट्रम]

इलेक्ट्रॉन स्पिन प्रतिध्वनि, जिसे पैरामैग्नेटिक रेजोनेंस रिस्पांस (ईपीआर) के रूप में भी जाना जाता है, चुंबकीय ऊर्जा स्तरों के बीच एक अनुनाद संक्रमण है जो एक रेडियो आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की कार्रवाई के तहत एक नमूने में एक निरंतर चुंबकीय क्षेत्र में होता है। जब आवृत्ति की एक विद्युत चुम्बकीय तरंग बाहरी चुंबकीय क्षेत्र B के लंबवत दिशा में लागू होती है, तो सामग्री के मुक्त इलेक्ट्रॉन द्वारा प्राप्त ऊर्जा hν होती है। जब ν और B के बीच संबंध hν = gμB को संतुष्ट करता है, तो एक चुंबकीय स्तर का संक्रमण होता है, जो EPR पर प्रदर्शित होने वाले अवशोषण शिखर के अनुरूप होता है। g का मान उस रासायनिक वातावरण से निर्धारित होता है जिसमें अयुग्मित इलेक्ट्रॉन स्थित होते हैं। विभिन्न यौगिकों के अलग-अलग जी मान होते हैं।

उन्नत कार्यात्मक सामग्री के एक हालिया अध्ययन ने लिथियम-सल्फर बैटरी के लिए इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में सल्फर दोष युक्त 1T-2H चरण MoS2-Mxene समग्र का अध्ययन करने के लिए EPR तकनीक के उपयोग की सूचना दी (Adv। Funct। Mater। 2018, 1707578)। शोधकर्ताओं ने 1T-2H चरण MoS2 और MXene के साथ एक संमिश्र को संश्लेषित किया। अमोनिया गैस को कम करके, सल्फर दोष की विभिन्न डिग्री वाली सामग्री प्राप्त की गई और उनकी संरचनाओं की विशेषता थी। ईपीआर परीक्षण विश्लेषण का उपयोग करके, यह पाया गया कि विभिन्न अमोनिया उपचार समय वाली सामग्रियों में एक निश्चित मात्रा में सल्फर दोष होते हैं, जो 2.0 के एजी मान के साथ अवशोषण शिखर के अनुरूप होते हैं। इसके अलावा, जैसे-जैसे अमोनिया उपचार का समय लंबा होता गया, सल्फर दोष शिखर धीरे-धीरे मजबूत और व्यापक होता गया, जिससे यह साबित हुआ कि अमोनिया गैस के उपचार से सामग्री में दोष धीरे-धीरे बढ़ गए। बड़ी संख्या में सल्फर रिक्तियों की उपस्थिति के कारण सामग्री पर स्थानीय स्तर पर धनात्मक आवेश होता है, जिससे पॉलीसल्फ़ाइड आयनों का सोखना बढ़ता है और कुशल पॉलीसल्फ़ाइड निषेध प्राप्त होता है।

【सारांश】

हाल के वर्षों में, सामग्री में दोष दोषों पर शोध एक बहुत ही गर्म विषय बन गया है। हालांकि, अधिकांश शोध अभी भी दोषों को समझने के चरण में हैं। इस कारण से, एक भौतिक वैज्ञानिक के रूप में, हमें दुनिया को जानना चाहिए और दुनिया को बदलना चाहिए। शोध की प्रक्रिया में, हमें न केवल दोषों की सूक्ष्म दुनिया को पहचानना चाहिए, बल्कि कुछ सिंथेटिक या प्रारंभिक तरीकों से दोषों को सुधारना और नियंत्रित करना चाहिए। गिरे हुए फूल बेरहम चीजें नहीं हैं, चुन्नी में और अधिक चतुर्भुज। सामग्री के प्रदर्शन को कम करने वाले दोषों का न केवल दिशात्मक डिजाइन के बाद सामग्री पर कोई नकारात्मक प्रभाव पड़ता है, बल्कि शोधकर्ताओं को परमाणु स्तर से सामग्री को अनुकूलित करने की संभावना प्रदान करता है, ताकि इलेक्ट्रोड सामग्री का बेहतर प्रदर्शन हो पूरा का पूरा। ऊर्जा भंडारण और अन्य नैनो विज्ञान और सामग्री इंजीनियरिंग में इसके व्यापक अनुप्रयोग का विस्तार करें।