Des chercheurs dirigés par Edwin Fohtung, professeur agrégé de science et d'ingénierie des matériaux au Rensselaer Polytechnic Institute, ont développé une nouvelle technique pour révéler les défauts de l'oxyde de vanadium nanostructuré, un métal de transition largement utilisé avec de nombreuses applications potentielles, notamment les anodes électrochimiques, les applications optiques et les supercondensateurs. . Dans la recherche, qui a été publiée dans un article de la revue Royal Chemical Society CrystEngComm , et également présenté sur la couverture de l'édition - l'équipe a détaillé une technique de microscopie sans lentille pour capturer des défauts individuels intégrés dans des nanoflakes d'oxyde de vanadium.

"Ces observations pourraient aider à expliquer l'origine des défauts de structure, de cristallinité ou de gradients de composition observés près des joints de grains dans d'autres technologies à couches minces ou en flocons", a déclaré Fohtung, expert en nouvelles techniques de diffusion synchrotron et d'imagerie. "Nous pensons que notre travail a le potentiel de changer notre façon de voir la croissance et l'imagerie tridimensionnelle non destructive des nanomatériaux."

L'oxyde de vanadium est actuellement utilisé dans de nombreux domaines technologiques tels que le stockage d'énergie, et peut également être utilisé dans la construction de transistors à effet de champ grâce à un comportement de transition isolant métallique qui peut être ajusté avec un champ électrique. Cependant, les contraintes et les défauts du matériau peuvent altérer sa fonctionnalité, créant le besoin de techniques non destructives pour détecter ces défauts potentiels.

L'équipe a développé une technique basée sur l'imagerie cohérente par diffraction des rayons X. Cette technique repose sur un type d'accélérateur circulaire de particules connu sous le nom de synchrotron. Les synchrotrons fonctionnent en accélérant les électrons à travers des séquences d'aimants jusqu'à ce qu'ils atteignent presque la vitesse de la lumière. Ces électrons en mouvement rapide produisent une lumière intense très brillante, principalement dans la région des rayons X. Cette lumière synchrotron, comme on l'appelle, est des millions de fois plus brillante que la lumière produite par des sources conventionnelles et 10 milliards de fois plus brillante que le soleil. Fohtung et ses étudiants ont utilisé avec succès cette lumière pour développer des techniques et capturer des matières minuscules telles que des atomes et des molécules et maintenant des défauts. Lorsqu'elle est utilisée pour sonder des matériaux cristallins, cette technique est connue sous le nom d'imagerie par diffraction cohérente de Bragg (BCDI). Dans leurs recherches, l'équipe a utilisé une approche BCDI pour révéler les propriétés à l'échelle nanométrique des densités d'électrons dans les cristaux, y compris les défauts de déformation et de réseau.

Fohtung a travaillé en étroite collaboration avec Jian Shi, professeur associé de Rensselaer en science et ingénierie des matériaux. Ils ont été rejoints dans la recherche sur "l'imagerie des défauts dans les nanocristaux d'oxyde de vanadium (III) à l'aide de l'imagerie diffractive cohérente de Bragg" par Zachary Barringer, Jie Jiang, Xiaowen Shi et Elijah Schold à Rensselaer, ainsi que des chercheurs de l'Université Carnegie Mellon. + Explorer plus loin

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