FOM-persbericht For English, please see the attached document Natuurkundigen meten waterstofopname door één enkel nanodeeltje Als een nanodeeltje palladium uit zijn omgeving waterstof opneemt, trekt zijn uitzettende buitenkant het binnenste van het deeltje open, zodat er nóg sneller waterstof inloopt. In Nature Materialsbeschrijven Andrea Baldi (Stanford University/FOM-instituut voor funderend energieonderzoek DIFFER) en zijn collega's hoe dat gedrag afhangt van de afmetingen van het nanodeeltje. De vondst is belangrijk voor de ontwikkeling van betere waterstofopslag en van geavanceerde lithium-ionbatterijen. Materiaaleigenschappen op bestelling Op de nanoschaal (een miljardste meter) geven kleine verschillen al enorm verschillend gedrag: dat biedt mogelijkheden voor wie een materiaal wil maken met eigenschappen op maat. In de praktijk blijkt het lastig om te bepalen welk nanodeeltje je precies nodig hebt, vertelt eerste auteur Andrea Baldi: "In reguliere experimenten meet je de eigenschappen van een verzameling van nanodeeltjes. Maar nanodeeltjes van 8 en 12 nanometer gedragen zich al heel verschillend. Veeg je die met een gemiddelde op één hoop, dan kom je er nooit achter welk gedrag bij welke afmetingen hoort." Baldi's onderzoeksteam aan Stanford University besloot in te zoomen op afzonderlijke nanodeeltjes. Met de Environmental Transmission Electron Microscope van de universiteit konden ze als eerste ter wereld een individueel nanodeeltje doorlichten terwijl het waterstof opnam. Uitzettende buitenlaag De metingen van Baldi's team passen perfect in een voorspellend model over nanodeeltjes, dat nog niet eerder was getest. In het model neemt de buitenlaag van het deeltje als eerste waterstof op; daardoor zet het materiaal zo'n 10% uit. "Terwijl de buitenlaag van het nanodeeltje uitzet, trekt die aan het materiaal aan de binnenkant. Daardoor ontstaat extra ruimte en wordt er nog sneller waterstof naar binnen gezogen", schetst Baldi. "Hoe kleiner een nanodeeltje, hoe groter de invloed van die buitenlaag is." Het voorspellende model voor nanodeeltjes past niet alleen op waterstofopname, ook het gedrag van nanogestructureerde elektrodes voor lithium-ionbatterijen kan ermee worden verklaard. "Daar was al van bekend dat de kleinere nanodeeltjes al bij een lagere spanning opladen dan grotere." Andrea Baldi: "De echte doorbraak is hier dat we nu kunnen meten en voorspellen hoe de opname van waterstof door een nanodeeltje afhangt van zijn grootte, vorm en kristalstructuur. In vervolgonderzoek gaan we nog een stap verder: we willen binnen één nanodeeltje kijken hoe de waterstofconcentratie varieert tijdens het opnameproces. Daarmee krijgen we het mechanisme echt in de vingers." Young Energy Scientist Dr. Andrea Baldi ontving in 2010 één van de vijf Young Energy Scientist Fellowships van FOM. Met de beurs kunnen getalenteerde energieonderzoekers een aantal jaar naar het buitenland om daar onderzoek te doen aan een topinstituut. Daarna keren ze terug naar Nederland om hier een eigen onderzoeksgroep op te richten. Baldi promoveerde aan de Vrije Universiteit en was van 2011 t/m 2014 lid van de onderzoeksgroep Metamaterials van Jennifer Dionne aan Stanford University. In 2015 verhuist hij terug naar Nederland om bij het FOM-instituut voor funderend energieonderzoek DIFFER een groep te starten op het gebied van opslag en omzetting van duurzame energie. Voor de redactie Contact Dr. Andrea Baldi abaldi@xxxxxxxxxxxx Post-doc onderzoeksgroep metamaterialen, Stanford University Tenure track groepsleider FOM-instituut DIFFER Arian Visser Voorlichter, FOM-instituut DIFFER a.p.visser@xxxxxxxxx | +31 30 6096 836 Bijschrift bij de afbeeldingen 1. Palladium nanodeeltje op een substraat van koolstof. Door te meten hoe snel deeltjes van verschillende afmetingen waterstof opnemen en uitstoten konden de onderzoekers achterhalen hoe afmetingen van nanodeeltjes hun eigenschappen bepalen. Credits: Nature Materials / Baldi et.al. 2. Andrea Baldi tijdens het DIFFER opening symposium in 2012. Credits: Bram Lamers Publicatie In situdetection of hydrogen-induced phase transitions in individual palladium nanoparticles Andrea Baldi, Tarun C. Narayan, Ai Leen Koh and Jennifer Dionne, DOI: 10.1038/NMAT4086 Als u geen prijs stelt op de persberichten van de Stichting FOM en u wilt uit het adressenbestand verwijderd worden, stuur dan een mail met uw gegevens naar info@xxxxxx. Public Information Office | Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) | Foundation for Fundamental Research on Matter (FOM) | PO Box 3021 - 3502 GA Utrecht - The Netherlands | Van Vollenhovenlaan 659 - 3527 JP Utrecht - The Netherlands | t: +31 (0)30 600 12 11 | f: +31 (0)30 601 44 06 | e: info@xxxxxx| w: http://www.fom.nl | Think before you print! The Foundation for Fundamental Research on Matter (FOM) is part of the Netherlands Organisation for Scientific Research (NWO). Follow FOM: Twitter | Facebook | Linkedin | YouTube
Attachment:
Palladium nanodeeltje.pdf
Description: Binary data
Attachment:
Andrea Baldi.jpg
Description: JPEG image
Attachment:
FOM press release Understanding hydrogen uptake by a single palladium nanoparticle.docx
Description: Binary data
