Использование Пико Фемто ® Исследовательские результаты, опубликованные на основе образцовых стержней «in situ», постоянно обновляются; в дальнейшем редакция будет и далее пополнять раздел примерами применения продукции. Пропустившие предыдущие публикации преподаватели могут перейти на главную страницу официального аккаунта и нажать «Архив статей», чтобы ознакомиться с материалами. Также приглашаем всех подписаться на наш аккаунт — здесь вы найдёте актуальные новости из области электронной микроскопии, уникальные экспериментальные протоколы и высококачественные научные достижения. Присоединяйтесь к обсуждению и вместе с коллегами развивайте свои идеи!

Двуокись марганца (MnO2) в туннельной структуре привлекает повышенное внимание благодаря своим потенциальным применениям в гетерогенном каталитическом процессе, химической адсорбции, молекулярных ситах и ионном обмене. В то же время, благодаря своей развитой туннельной структуре этот материал демонстрирует перспективы в области накопления электрического заряда. Однако богатая туннельная гетерогенность оксидов марганца типа «тодорокит» затрудняет точное понимание механизмов хранения энергии в этом полиморфном материале. Недавно исследовательские группы Сюй Фэна и Сунь Литяо из Юго‑Восточного университета совместно с командами Пекинского университета и Нанкинского технологического университета, путём многократного уточнения методов синтеза, первым образом получили однородные наностержни MnO2 с туннельной структурой и, используя… Пико Фемто ®Внутри электронного микроскопа с помощью образцового стержня, созданного in situ, была построена модель аккумулятора; с использованием электронной дифракции, высокоразрешающей визуализации и спектроскопии потерь энергии электронов, а также методов DFT‑расчётов и фазового моделирования на наноуровне исследованы процессы литирования и де‑литирования данного типа наностержней, проведён глубокий анализ механизма хранения лития. Результаты работы опубликованы в журнале Nano Energy под названием «Атомарная инженерия туннелей в тодорокит‑MnO2 для точной оценки механизмов хранения лития с помощью in situ‑трансмиссионной электронной микроскопии» (https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.06.036, Nano Energy 63 (2019) 103840).

Рис. 1. Структурная идентификация и анализ наностержней MnO2 с туннельной структурой с использованием HAADF‑STEM.

Рис. 2. Исследование литиевого введения в τ‑MnO2 in situ.

Использование Пико Фемто ®Держатель STM‑TEM: исследователи закрепили наностержни τ‑MnO2 и Li@Li2O соответственно на полумедной сетке и на острие вольфрамовой иглы в качестве электродов батареи и выровняли их. После подачи напряжения на батарею, совместив полученные чёткие высокоразрешённые in situ‑изображения, учёные обнаружили два различных пути транспорта Li+. Во‑первых, движение ионов Li+ происходит вдоль продольной оси наностержней, что приводит к радиальному расширению на 28,78%. Во‑вторых, расширение, вызванное литиеванием, создаёт между двумя наностержнями плотные боковые контакты, формируя новые боковые пути транспорта. Этот новый боковой путь транспорта Li+ приводит к тому, что второй наностержень также демонстрирует такое же радиальное расширение, как и первый. Одновременно наблюдение за переносом Li+ между наностержнями в локальных зонах контакта ясно показывает, что ионы Li+ диффундируют внутри литуемых наностержней по плоскости a‑c. Кроме того, исследователи проследили за структурной эволюцией τ‑MnO2 во время процесса in situ‑делитирования.

Рис. 3. Внутрикристаллическая структурная эволюция в процессе ин‑ситу литирования.