由μ子研究推断的MgH$_2$中间隙氢的局域电子结构
材料科学
2023-04-25 v2
摘要
氢化镁因其7.6 wt%的高储氢容量，作为固态氢（H）存储材料具有巨大潜力。然而，其缓慢的氢化与脱氢动力学以及分解所需300 C的高温，是诸如汽车等小规模应用的主要障碍。MgH中间隙H的局域电子结构是解决该问题的重要基础知识，目前主要基于密度泛函理论（DFT）进行研究。然而，鲜有实验研究用以评估DFT计算结果。因此我们引入μ子（Mu）作为伪氢进入MgH，并通过详细分析其电子与动力学性质来研究对应的间隙氢态。结果我们观察到类似于宽禁带氧化物中的多种Mu态，并发现其电子态可归因于近期提出的“双极性模型”所预测的与施主/受主能级相关的弛豫激发态。这通过该施主/受主能级为模型所基于的DFT计算提供了间接支持。μ子结果对改善氢动力学的重要启示是：脱氢作为氢化物的过程，稳定了间隙H态。
引用
@article{arxiv.2210.10242,
title = {Local electronic structure of interstitial hydrogen in MgH$_2$ inferred from muon study},
author = {R. Kadono and M. Hiraishi and H. Okabe and A. Koda and T. U. Ito},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.10242},
year = {2023}
}
备注
14 pages, 9 figures