Son araştırma, elektrik akımının kuantum proton transferi ile üretilebileceğini buldu!
Brocade Park: Bu makale kuantum fiziği içindir
NIMS ve Hokkaido Üniversitesi, belirli koşullar altında, elektrokimyasal reaksiyondaki proton transferinin kuantum tünelleme etkisi (QTE) tarafından kontrol edildiğini ortaklaşa keşfettiler. Ayrıca elektrokimyasal proton transferinde kuantum geçişini ve klasik geçişi ilk kez potansiyeli kontrol ederek gözlemlemek oluyor. Bu sonuçlar, QTE'nin uzun süredir tartışmalı bir konu olan ve temel araştırmayı hızlandırabilecek ve kuantum mekaniğine dayalı verimli elektrokimyasal enerji dönüşüm sistemlerinin geliştirilmesini teşvik edebilecek elektrokimyasal proton transferine katıldığını göstermektedir. Modern hayatta ortaya çıkan en gelişmiş elektronik cihazların ve teknolojilerin çoğu, kuantum mekaniğinin temel ilkelerine dayanmaktadır. Bununla birlikte, elektrot yüzeyindeki elektrokimyasal reaksiyon süreci tarafından yönlendirilen elektron ve protonların karmaşık hareketi.
Park Biliminin Popülerleştirilmesini Kırdı: Yakıt pilleri ve enerji cihazlarındaki elektrokimyasal reaksiyonlardaki kuantum etkileri tam olarak anlaşılamamıştır. Bu nedenle, elektrokimyasal enerji dönüşümünde kuantum etkilerinin uygulanması, elektronik ve spintronik alanlarındaki kadar başarılı değildir.Bu alanlarda, yüzey ve arayüz fenomenleri eşit derecede önemlidir. Elektrokimyasal reaksiyonların kuantum etkileriyle yakından ilişkili olduğunu varsayarsak, bu etkilere dayalı olarak verimli enerji dönüştürme mekanizmaları tasarlamak mümkün olabilir: QTE ve bu mekanizmaları kullanan cihazlar dahil. Bu çalışmada, Nims liderliğindeki araştırma ekibi, farklı kütlelerde bir hidrojen izotopu olan döteryum kullanan oksijen azaltma reaksiyonu (ORR) mekanizmasına (yakıt hücrelerinde önemli bir reaksiyon) odaklandı. Sonuç olarak, araştırma ekibi, proton tünellemenin küçük bir aşırı potansiyel aralıkta aktivasyon bariyerinden yapıldığını doğruladı.
- (A) Proton engeli (kuantum), (B) Geçiş durumları yoluyla proton transferi (klasik) Elektrokimyasal sistemlerde, bu iki mekanizmanın göreceli katkısı potansiyel uygulanarak ayarlanabilir. Resim: NIMS
Ek olarak, araştırma ekibi ayrıca yarı klasik teoriye göre, aşırı potansiyeldeki bir artışın elektrokimyasal reaksiyon yolunun proton transferine dönüşmesine neden olacağını buldu. Bu nedenle, araştırma ekibi yeni bir fiziksel süreç keşfetti: elektrokimyasal reaksiyonlarda kuantum ve klasik durumlar arasındaki geçiş. Bu çalışma, QTE'nin proton transferinin temel enerji dönüşümü sürecine katıldığını göstermektedir.Bu keşif, elektrokimyasal reaksiyonların mikroskobik mekanizmasının incelenmesine yardımcı olabilir, ki bu hala belirsizdir. Ayrıca, klasik durumu aşabilen kuantum mekaniğinin çalışma prensiplerine dayanan yüksek verimli elektrokimyasal enerji dönüşüm teknolojilerinin geliştirilmesini de teşvik edebilir. Bu araştırma ve geliştirme tablosu, American Physical Society'nin Physical Review Letters'ında yer almaktadır.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme Araştırma / Gönderen: Ulusal Malzeme Bilimi Araştırması
Referans Dergi Literatürü: "Physics Review Letters"
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.121.236001
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
