Une équipe de recherche composée de scientifiques de l'Université du Tohoku, RIKEN, l'Université de Tokyo, L'Université de Chiba et l'University College de Londres ont découvert une nouvelle voie de réaction chimique sur le dioxyde de titane (TiO 2 ), un matériau photocatalytique important.

Le mécanisme de réaction, signalé dans ACS Nano , implique l'application d'un champ électrique qui rétrécit la largeur de la barrière de réaction, permettant ainsi aux atomes d'hydrogène de s'éloigner de la surface. Cela ouvre la voie à la manipulation des canaux de transport à l'échelle atomique de l'hydrogène, ce qui pourrait être important dans le stockage de l'hydrogène. L'hydrogène a été proposé comme une alternative propre et renouvelable à la combustion des hydrocarbures et l'un des grands défis de notre époque est de trouver un moyen efficace de le stocker et de le transporter.

L'équipe a utilisé la microscopie à effet tunnel (STM) pour visualiser directement des ions hydrogène uniques, un défaut atomique commun sur TiO 2 (Fig. 1). À la STM, la structure de surface d'une surface solide est observée à l'échelle atomique en balayant une sonde pointue à travers la surface et en surveillant le courant tunnel. Minato et al. ont pu désorber des ions hydrogène individuels de la surface en utilisant la sonde STM pour appliquer des impulsions électriques à l'hydrogène. L'impulsion génère un champ électrique et injecte des électrons dans l'échantillon. En utilisant une nouvelle approche théorique développée par le Dr Kajita, l'équipe a confirmé que plutôt que de réduire la hauteur de la barrière de réaction, le champ électrique réduit la largeur de la barrière, permettant ainsi à l'hydrogène de se désorber par effet tunnel quantique (Fig. 2).

Auteur principal Prof. Taketoshi Minato (Tohoku Univ. et RIKEN, actuellement à l'université de Kyoto) a déclaré que « la nouvelle voie de réaction pourrait être exploitée dans des dispositifs de commutation à l'échelle nanométrique et dans la technologie de stockage de l'hydrogène. Par exemple, les champs électriques pourraient être utilisés pour extraire l'hydrogène d'un TiO 2 périphérique de stockage basé sur "