通过构筑界面转运通道在氧化物晶体中实现超高离子扩散
材料科学
2024-07-19 v1 化学物理
摘要
固态导体中的质量存储与脱除在现代电池、渗透膜以及神经元计算等技术应用中始终发挥着至关重要的作用，这在很大程度上依赖于体相晶格中的离子扩散与动力学过程。然而，离子传输在动力学上受限于缓慢的扩散过程，这使得在室温下制备兼具高电子与高离子电导率的可实用导体成为一项挑战。众所周知，在几乎所有界面处，存在的空间电荷层均可改变电荷的输运、存储与转移特性。因此，在本研究中，我们提出了一种酸溶液/WO3/ITO结构，并通过界面分工扩散在WO3层中实现了超快氢输运。在该三明治结构中，质子与电子的传输路径分别空间分离于酸溶液与ITO层中，导致有效氢扩散系数(Deff)显著提升达106倍。实验与理论模拟还揭示，这种基于界面分工扩散的加速氢输运具有普适性，并可推广至其他离子与氧化物材料，有望在未来激发针对超快混合导体或更快速固态电化学开关器件的系统性研究。
引用
@article{arxiv.2205.13414,
title = {Ultrahigh ion diffusion in oxide crystal by engineering the interfacial transporter channels},
author = {Liang Li and Min Hu and Changlong Hu and Bowen Li and Shanguang Zhao and Guobin Zhang and Liangbin Li and Jun Jiang and Chongwen Zou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.13414},
year = {2024}
}
备注
23 pages, 5 figures