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ठोस अवस्था विद्युत-रासायनिक अभिक्रिया का उपयोग करते हुए अंतर्संयोजन और आयन विनिमय की नई विधि

Masaya Fujioka

संश्लेषण तंत्र और तकनीकों के विकास और सुधार के कारण, सामग्री विज्ञान और डिजाइन में भारी प्रगति हुई है। हाल ही में, हमने परिवेशी हाइड्रोजन दबाव के तहत एक ठोस-अवस्था विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया का उपयोग करते हुए, अंतर्संबंध और आयन विनिमय के लिए उपलब्ध एक नई संश्लेषण विधि विकसित की है। इस संश्लेषण विधि को प्रोटॉन-चालित आयन परिचय (PDII) कहा जाता है। हाइड्रोजन के इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण द्वारा उत्पन्न प्रोटॉन (H+), ठोस अवस्था में एक उच्च विद्युत क्षेत्र के साथ अन्य मोनोवैलेंट धनायनों को चलाते हैं। इस घटना को "आयन बिलियर्ड्स" के रूप में सोचा जा सकता है। आयन परिचय की ऐसी तरल-मुक्त प्रक्रिया नमूने पर कई किलोवोल्ट के आसपास उच्च वोल्टेज के अनुप्रयोग की अनुमति देती है। यह उच्च विद्युत क्षेत्र आयन विनिमय को दृढ़ता से तेज करता है। दरअसल, पारंपरिक ठोस अवस्था प्रतिक्रिया की तुलना में, PDII ने Na सुपर आयनिक कंडक्टर (NASICON)-संरचित Na3???xKxV2(PO4)3 में K आयनों की मात्रा 15 गुना बढ़ा दी, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। मेजबान सामग्री के रूप में पाउडर Na3V2(PO4)3 को उथले एल्यूमिना सिलेंडर में डाला गया और कार्बन कैथोड स्टेज पर रखा गया। फिर, K आयन स्रोत सामग्री के रूप में एल्यूमिना सिलेंडर पर पोटेशियम युक्त फॉस्फेट ग्लास भी रखा गया। जब वोल्टेज लगाया गया, तो प्रोटॉन ने ग्लास में K आयनों को बदल दिया और इन आयनों को Na3V2(PO4)3 में डाल दिया। K आयन लगातार पलायन करते रहे और Na3- xKxV2(PO4)3 का निर्माण किया। प्राप्त यौगिक ने एक ऊष्मागतिकीय रूप से मेटास्टेबल चरण प्रदर्शित किया, जिसकी अभी तक रिपोर्ट नहीं की गई है। वर्तमान चरण में, H+, Li+, Na+, K+, Cu+ और Ag+ को अतिथि आयनों के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। इसके अलावा, नैनोस्पेस वाले विभिन्न यौगिक इस विधि में मेजबान सामग्री के लिए उम्मीदवार हो सकते हैं। इस सम्मेलन में PDII और प्राप्त सामग्रियों का विवरण प्रस्तुत किया जाएगा। हाल के प्रकाशन 1. फुजोइका एम, एट अल. (2017) प्रोटॉन-चालित इंटरकैलेेशन और आयन प्रतिस्थापन ठोस-अवस्था विद्युत-रासायनिक प्रतिक्रिया का उपयोग करते हुए। जर्नल ऑफ द अमेरिकन केमिकल सोसाइटी 139:17987???17993। 2. कैगलीरिस एफ, एट अल. (2017) SmFeAsO मूल यौगिक और सुपरकंडक्टिंग SmFeAs(O,F) में क्वांटम दोलन। फिजिकल रिव्यू बी 96:104508 3. फुजीओका एम, एट अल. (2016) Pt-आधारित सुपरकंडक्टर LaPt5As की खोज। जर्नल ऑफ द अमेरिकन केमिकल सोसाइटी 138:9927???9934। एप्लाइड फिजिक्स लेटर्स 105:052601. 5. फुजिओका एम, एट अल. (2014) एकल क्रिस्टलीय SmFeAsO1- xFx की अनिसोट्रॉपी पर असाधारण रूप से उच्च फ्लोरीन डोपिंग का प्रभाव। एप्लाइड फिजिक्स लेटर्स 105:102602