Новий протонний провідник в 100 разів ефективніше графену
Слюда товщиною в один атом може бути відмінним протонним провідником, який можна використовувати в якості двовимірного матеріалу в паливних елементах та інших водневих технологіях.
У своєму найновішому дослідженні, команда вчених з Університету Манчестера відкрила, що протони здатні легко проникати крізь тонкі шари слюди попри те, що вони в десять разів товщі графену.
Слюда, як і графіт, складається з кристалічних шарів, які можна відокремлювати один від іншого. Вчені ізолювали один з таких шарів та побачили, що він в 100 разів більше проникний для протонів, ніж графен.
«Існує дефіцит матеріалів, які здатні пропускати протони, та які можуть надійно працювати при температурі між 100°C та 500°C. Однак, це найпривабливіший діапазон для оптимальної роботи паливних елементів та інших водневих технологій. Слюда товщиною в один атом відмінно показала себе в цих температурах», підкреслив доктор Марсело Лозада-Ідальга, один з дослідників.
Раніше вчені довели, що 2D-матеріали на зразок графену вкрай проникний для протонів — ядер атомів водню. При цьому, втім, з'ясувалося, що інші двовимірні матеріали, такі як сульфід молібдену, товщиною всього три атоми, повністю для протонів непроникні.
На перший погляд, результат здається неможливим, тому що слюда набагато товстіше шару сульфіду молібдену, який повністю непроникний для протонів. Однак в кристалах слюди є трубчасті канали, які заповнені гідроксильних груп, які нагадують одномірні ланцюги в воді, які проводять протони. Протони стрибають уздовж цих ланцюгів, перетворюючи матеріал в чудовий провідник.
Крім того, дослідження показало, що слюда стає особливо провідної в температурному режимі, недоступному для інших споріднених технологій. Тепер вчені працюють над створенням прототипу мембрани зі слюди, щоб її можна було протестувати в промислових умовах.