 Одной из самых важных вещей является понимание точных физических и химических процессов в технологии аккумулятора, которые происходят на границе электрод/электролит. Тем не менее, микроскопическое понимание этих процессов весьма ограничено из-за отсутствия подходящих методов зондирования. Теперь исследователи департамента лаборатории Лоренса Беркли Калифорнийского университета в Беркли разработали новую методику, позволяющую обнаруживать молекулы на границе раздела электрод/электролит.
Этот новый метод использует дифракцию от графеновых решеток для преодоления основных трудностей, связанных с традиционной оптической спектроскопией, которая использует инфракрасное зондирование заложенных интерфейсов.
«Большая часть электрической химической реакции в батарее происходит на границе раздела электролит/электрод, и важно знать, как настройка напряжения электрода вызывает химические процессы. Это требует различений между поведениями микроскопических молекул на поверхности, таких как физическое поглощение и электрохимическая реакция с раствором электролита», говорит Фэн Ван, физик материалов наук Лаборатории Беркли. «Наш новый метод зондирования использует дифракцию от подобных решетке графеновых электродов. Мы следим за режимами вибрации молекул от сигнала дифракции про помощии неинвазивной и быстрой техники, воспользовавшись лазерной техникой и графеновыми свойствами.
Научное сообщество теперь имеет доступные методы для роста, передачи и геометрического формирования графена для электронных и оптических приложений. Графен является привлекательным выбором электрода для исследований интерфейса, потому что он является стабильным и прозрачным для инфракрасного света, и изучается для применения в суперконденсаторах, батареях, солнечных элементах и дисплеев.
Новая «дифракционная спектроскопия» использует поляризованный ИК-излучение, падающее на электрод из графена, систематически нарезанного в очень тонкую сетку или решетку. Вместе с платиновым противоэлектродом и водным электролитов, он образует электрохимическую ячейку. Молекулярных частицы внутри клетки прикладываются к графену и, таким образом, влияют на дифракционные характеристики решетки.
Для исследования молекулярных видов в интерфейсе электролит/графен, ученые измерили дифракцию первого порядка от графеновой решетки, а не передачи или отражения сигнала, как в традиционной спектроскопии.
Они используют тот факт, что сигнал дифракции только зондирует те вещи, которые имеют пространственно-периодические структуры, и формируют графеновые электроды в виде периодической решетки. В этом случае, молекулы периодически распределяются в связи с заложенной электродной решеткой, и большинство фоновых сигналов в традиционном отражении или измерении не появляется.
Это означает, что любой измеренная дифракция происходит от колебаний адсорбированных молекул в двойном электрическом графено-индуцированном слое. Относительная контрастность усиливается в 50 раз по сравнению с обычной абсорбционной спектроскопией, и может обнаруживать с чувствительностью суб-монослоя.
|
