Протонная проводимость пористого титана

Для технических приложений очень важны материалы, которые пропускают через себя водород (или положительные ионы водорода — протоны), но задерживают все другие газы. До сих пор рекордной измеренной протонной проводимостью обладали графен и гексагональный нитрид бора (hBN). Однако применение этих веществ встречает некоторые сложности, а также весьма желательно получить ещё большее значение протонной проводимости. Yu. J (Университет Макао, Китай) и соавторы обнаружили, что изготовленный путём специальной многостадийной процедуры расслаивания монослой титана обладает неожиданно высокой протонной проводимостью — на два порядка величины больше, чем у монослоя графена и на порядок больше, чем у hBn при комнатной температуре [6]. При этом монослой не пропускает через себя поток гелия. Изучались образцы толщиной ≈ 1,1 нм и размерами в несколько мкм. Как показало исследование с помощью переходного электронного микроскопа с высоким разрешением, от 7,5 до 13,5 % всех положений атомов занимают вакансии (отсутствующие ядра титана). Авторы работы полагают, что именно эта пористость на наноуровне и приводит к высокой протонной проводимости. Тенденция роста проводимости при нагреве указывает на то, что при больших температурах она значительно выше. Подобные материалы с высокой протонной проводимостью могут найти применения в водородных топливных элементах, мембранах и других устройствах. [6] J Yu et al. Nature Communications 15 10546 (2024)