他們在項目中發(fā)現(xiàn)的這種新材料可以在只有兩個維度上研究帶電粒子的運(yùn)動。這樣的研究可以刺激用于各種能源轉(zhuǎn)換裝置的新材料的發(fā)明。Mercouri Kanatzidis 表示：“我們的分析結(jié)果顯示，在這一轉(zhuǎn)變之前，銀離子被固定在我們材料的兩個維度內(nèi)的密閉空間里，但在這一轉(zhuǎn)變之后，它們四處擺動”。
Kanatzidis 的目標(biāo)材料是一種銀、鉀和硒（a-Ag3Se2）的組合，其四層結(jié)構(gòu)像一個婚禮蛋糕。這些二維材料有長度和寬度，但幾乎沒有厚度，只有四個原子高。
Kanatzidis 表示：“超導(dǎo)材料在冷卻到非常低的溫度時失去了對電子運(yùn)動的所有阻力。令我失望的是，這種材料根本不是超導(dǎo)體，我們無法使其成為超導(dǎo)體，但令我驚訝的是，它竟然是一個神奇的超離子導(dǎo)體的例子”。
在超離子導(dǎo)體中，固體材料中的帶電離子與電池中的液體電解質(zhì)一樣自由游動。這導(dǎo)致一種固體具有異常高的離子導(dǎo)電性，這是衡量導(dǎo)電能力的一個標(biāo)準(zhǔn)。這種高離子傳導(dǎo)性帶來了低熱傳導(dǎo)性，意味著熱量不容易通過。這兩種特性使超離子導(dǎo)體成為能源儲存和轉(zhuǎn)換設(shè)備的超級材料。
該團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)一種具有特殊性質(zhì)的材料的第一個線索是當(dāng)他們把它加熱到華氏 450 至 600 度之間時。它過渡到一個更加對稱的分層結(jié)構(gòu)。該小組還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們降低溫度，然后再次提高溫度進(jìn)入高溫區(qū)時，這種過渡是可逆的。
科學(xué)家們已經(jīng)尋找了一段時間，以找到一種典范的材料來研究二維材料中的離子運(yùn)動。這種分層的鉀-銀-硒材料似乎就是一個。研究小組測量了離子在這種固體中的擴(kuò)散情況，發(fā)現(xiàn)它相當(dāng)于重鹽水電解質(zhì)的擴(kuò)散情況，是已知最快的離子導(dǎo)體之一。
MSD 的首席材料科學(xué)家 Duck Young Chung 說：“這些特性對于那些為電池和燃料電池設(shè)計新的二維固體電解質(zhì)的人非常重要”。對這種超離子材料的研究也可能有助于設(shè)計新的熱電材料，將發(fā)電廠、工業(yè)過程甚至汽車排放的廢氣中的熱量轉(zhuǎn)換成電能。而且這種研究可用于設(shè)計環(huán)境凈化和水脫鹽的膜。
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