东京大学的小泽孝拓助教和福谷克之教授与大阪大学等合作，开发出了一种将材料内部氢的位置可视化的方法。氢原子非常微小，掌握其准确位置此前极其困难。该方法有利于推动开发储氢材料和高效燃料电池。
东京大学开发出了掌握材料中氢原子位置的方法（供图：东京大学小泽助教）
相关研究成果已发表在英国科学期刊《Nature Communications》上。
氢作为一种未来的能源备受关注。氢因重量轻、体积小而具有进入金属原子晶体间隙的性质，这种性质也被用于储氢方法。而另一方面，这种性质会引发降低金属强度的“氢脆”现象。因此，开发与使用氢相关的材料时，掌握氢存在于何处十分重要。
为了将原子可视化，一般会使用X射线和电子束，但由于氢微小而难于分析。其他方法也无法准确掌握氢在材料中的所在位置。
此次研究团队开发出了一种使用加速器加速氮离子的方法。氮离子束穿过构成晶体的原子间隙。当其与晶体中的氢原子碰撞时会发出伽马射线，捕捉伽马射线就可掌握氢的位置。如果通过旋转试料并将光束适当照射晶体，就可以确定准确位置。
研究团队成功确定了氢化钛薄膜中氢原子的位置。除了此前预测的位置外，氢还进入到了其他位置。同时，氢的同位素氘也和氢被区分开来。该技术将推动可高效储存和释放氢的材料的开发。
此外，如果我们能够知道易于氢移动的结构，就能开发出高效率的燃料电池电解质。目前该技术只能对几十纳米（1纳米是十亿分之一米）左右的深度进行观察，研究团队今后还将力争实现更深处的氢原子和锂原子等物质的可视化。
原文：《日本经济新闻》、2024/11/26
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Nature Communications
论文：Isotope-dependent site occupation of hydrogen in epitaxial titanium hydride nanofilms
DOI：10.1038/s41467-024-53838-6
