W centrum zainteresowania autorów publikacji zamieszczonej na łamach Nature znalazły się akumulatory ze stałym elektrolitem. Aby odzyskać z takowych energię, kluczowe jest przemieszczanie jonów między dwiema elektrodami. I choć na pierwszy rzut oka mogłoby się wydawać, że ten ruch zachodzi w formie płynnego strumienia, to w skali atomowej wygląda to zupełnie inaczej.
Czytaj też: BATMAN na ratunek akumulatorom. Tak udało się zwiększyć ich wydajność
Zrozumieniem występujących w tym środowisku procesów zajęli się przedstawiciele National Accelerator Laboratory, Uniwersytetu Stanforda, Uniwersytetu Oksfordzkiego, a także Uniwersytetu w Newcastle. Jak sugerowały poprzednie badania, jony w akumulatorach przeskakują w sposób nieregularny między przestrzeniami w obrębie pojemnej sieci atomowej elektrolitu. Migracje te stanowią wielką zagadkę, jeśli chodzi o ich przewidywanie, nie wspominając o ich generowaniu i wykrywaniu.
W świetle najnowszych ustaleń możemy natomiast stwierdzić, że zastosowanie impulsu światła laserowego daje niespodziewane efekty. Naukowcy zauważyli bowiem, że w takich okolicznościach większość jonów na krótko zmieniła kierunek, by powrócić do swoich poprzednich pozycji. Później sytuacja wróciła do “normy”, a przemieszczanie jonów znowu stało się bardziej losowe.
Autorzy nowych badań wzięli pod uwagę akumulatory ze stałym elektrolitem, a dokładniej – przemieszczające się w nich jony
Stało się zarazem jasne, iż jony w jakiś sposób pamiętały swoje poprzednie lokalizacje. Owa pamięć nie jest rzecz jasna zbyt rozległa i trwa zaledwie kilka miliardowych części sekundy. Nawet tak krótki okres może okazać się wystarczający dla poczynienia postępów, za sprawą których inżynierowie byliby w stanie przewidywać dalsze zachowania jonów. To może być istotne dla dziedzin związanych z poszukiwaniem materiałów o wyjątkowo pożądanych właściwościach.
Czytaj też: Kubity wytwarzają z zaskakującego pierwiastka. To jeden z metali ziem rzadkich
Autorzy przełomowych ustaleń podkreślają, że dotychczasowe błędne założenia były owocem ograniczonych narzędzi. Z wykorzystaniem instrumentów makroskopowych naukowcy prowadzili obserwacje, które nie mogły zapewnić wglądu w to, co faktycznie dzieje się z jonami. Nowe podejście, odnoszące się do skal atomowych, całkowicie zmieniło zasady gry, w której brali udział autorzy.
