Une équipe de recherche de l'Institut national des sciences des matériaux a fait la première observation de la structure électronique dans des nanoparticules d'alliage argent-rhodium (Ag-Rh) pour déterminer pourquoi l'alliage possède une propriété d'absorption/stockage d'hydrogène comme le palladium (Pd), étant donné que Ag et Rh en vrac ne forment pas un alliage, et qu'aucun élément seul n'est un métal absorbant/stockant l'hydrogène. On s'attend à ce que ces résultats favorisent davantage la création de nouveaux matériaux fonctionnels grâce à la fusion de différents éléments, une technique assimilée à l'alchimie des temps modernes.

Dans le tableau périodique des éléments, Pd est situé entre Rh et Ag, deux éléments incapables d'absorber/stocker l'hydrogène. Bulk Ag et Rh sont incapables de former des alliages. Ce n'est que lorsque ces éléments sont disposés pour avoir une taille d'environ 10 à 20 nanomètres, ils sont capables de former des alliages, et Ag 0,5 Rhésus 0,5 les nanoparticules d'alliage avec un rapport de teneur en Ag-Rh de 1 pour 1 stockent l'hydrogène comme le fait le Pd. Cependant, on ne savait pas pourquoi Ag 0,5 Rhésus 0,5 les nanoparticules d'alliage possédaient une propriété si inattendue. C'est critique, en termes d'acquisition de connaissances fondamentales en développement matériel, comprendre expérimentalement et théoriquement la structure électronique des nanoparticules d'alliage Ag-Rh, que l'on pense être étroitement associé à la propriété d'absorption/stockage d'hydrogène.

L'équipe de recherche a examiné la structure électronique de la bande de valence dans les nanoparticules d'alliage Ag-Rh en prenant des mesures à l'aide de la spectroscopie photoélectronique à haute résolution qui émet un rayonnement synchrotron à haute brillance et en effectuant des calculs théoriques. Il est extrêmement difficile d'examiner la structure électronique interne des particules d'environ 10 à 20 nanomètres de diamètre en effectuant des mesures en laboratoire équipé d'une spectroscopie photoélectronique qui émet des rayons X (mous) de faible énergie. Par conséquent, nous avons utilisé des rayons X (durs) sur la ligne de lumière du NIMS logée dans la plus grande installation de rayonnement synchrotron au monde (SPring-8). En outre, nous avons interprété avec précision les résultats de l'expérience sur la base de spectres calculés qui sont proportionnels à la densité électronique des états. Par conséquent, nous avons constaté que les nanoparticules d'alliage Ag-Rh ne sont pas simplement un mélange d'Ag et de Rh à un niveau microscopique, mais sont une fusion des deux éléments au niveau atomique, et que leur structure électronique est presque identique à celle du Pd. Le fait que les nanoparticules d'alliage Ag-Rh absorbent l'hydrogène semble être lié à la similitude de la structure électronique entre l'alliage Ag-Rh et le Pd.

Ces résultats indiquent que les nanoparticules d'alliage Ag-Rh ne sont pas seulement capables d'absorber/stocker l'hydrogène en raison de leur structure électronique, mais ils peuvent également servir de catalyseur utile. À l'avenir, nous prévoyons de faire avancer la recherche conjointe sur les caractéristiques et les propriétés physiques du matériau. En outre, nous avons l'intention de fournir des données sur les structures électroniques et les arrangements atomiques aux industries afin qu'elles puissent tirer parti de divers nouveaux matériaux fonctionnels à développer en plus des nanoparticules d'alliage Ag-Rh. Par ailleurs, nous établirons une fondation pour effectuer des recherches sur les matériaux de conception en utilisant des données appropriées (informatique des matériaux).