Wissenschaftler entdecken verborgene Materialien für die Energiewende und Batterien

Diese Entdeckung stellt einen lang etablierten Ansatz in Chemie Frage. Wissenschaftler konzentrieren sich in Regel auf Ausgangsstoffe und das Ende Erhitzung entstehende Material. Gegensatz dazu hat diese Studie die kurzen und instabilen Übergangszustände untersucht, die dazwischen auftreten, und gezeigt, dass diese übersehenen Zustände wertvolle Eigenschaften können.

In Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht, deutet Forschung darauf hin, dass viele bisher unentdeckte Materialien sich möglicherweise in diesen vorübergehenden Stadien chemischer Reaktionen verbergen. Versteckte Stadien in Materialbildung Dr.

Sebastian Pike Department Chemistry University Warwick erklärte: „Wenn Materialien durch Erhitzen hergestellt werden, konzentrieren sich Wissenschaftler in Regel auf Endprodukt, das 'B', das aus 'A' entsteht.

Doch diese Studie zeigt, dass es

Doch diese Studie zeigt, dass es viele faszinierende Zwischenschritte zwischen 'A' und 'B' gibt, und diese versteckten Stufen könnten ebenso wichtig sein." „Wir wussten nicht genau, was wir finden würden, als wir begannen, aber wir waren zuversichtlich, dass sich in Zwischenphasen etwas Interessantes Unbekanntes verbirgt.

Wir waren begeistert, als wir entdeckten, dass einige dieser Phasen bereits in den allerersten Experimenten praktische Anwendungen haben könnten." Team verwendete speziell entwickelte „single-source precursors", das sind Moleküle, die bereits alle Elemente enthalten, die Herstellung eines Materials benötigt werden.

Indem sie verfolgten, wie sich diese Moleküle während Erhitzens veränderten, identifizierten Forscher mehrere zuvor unbekannte Materialphasen. Eine davon ist eine neu entdeckte kinetisch stabilisierte Form (BiVO₄), das β-BiVO₄. Eine neue Form eines Materials für saubere Energie.

BiVO₄ gilt als wichtiges Material für

BiVO₄ gilt als wichtiges Material für Technologien zur sauberen Energieerzeugung, da es über eine bestimmte „Bandlücke" verfügt – Energie, die benötigt wird, Sonnenlicht aufzunehmen und chemische Reaktionen anzutreiben. Diese Bandlücke ermöglicht es Material, Sonnenlicht effizient zu absorbieren, gleichzeitig aber genügend Energie bereitzustellen, Wasser zu spalten und sauberen Wasserstoff Kraftstoff zu erzeugen.

Das neu identifizierte β-BiVO₄ weist eine andere atomare Anordnung auf als bisher bekannte Varianten Materials. Forscher haben festgestellt, dass es zudem eine deutlich größere Bandlücke aufweist, wodurch Licht anders absorbiert. Diese Eigenschaft könnte Wissenschaftlern dabei helfen, Materialien für Herstellung, Katalysatoren und elektronische Bauelemente präziser anzupassen.

Ergebnisse könnten auch Anwendungen jenseits Solarenergie finden. Ein weiteres während Experimente entdecktes Zwischenprodukt zeigte eine hohe Lithium-Speicherkapazität und deutet auf einen möglichen Einsatz in zukünftigen Batterietechnologien hin. Aufdeckung normalerweise verborgener Zwischenstufen bei Synthese. Dr.

Dominik Kubicki an University Birmingham sagte:

Dominik Kubicki an University Birmingham sagte: „Besonders spannend ist, dass diese ‚Zwischenmaterialien' nicht Wegsteine sind – sie können bereits eigene nützliche Eigenschaften besitzen.

Wenn wir verstehen und steuern können, wie sie entstehen, können wir beginnen, bessere Materialien für Batterien, Katalyse Solarenergie zu entwickeln." Um diese normalerweise verborgenen Zwischenzustände nachzuweisen, kombinierten Forscher mehrere fortschrittliche Techniken, darunter Festkörper-NMR-Spektroskopie, Röntgenbeugung und Analyse Paarkorrelationsfunktion.

Team entdeckte zudem, dass Wahl Vorläufers sowie sein Zerfall während Erhitzens einen starken Einfluss darauf haben können, wie sich Materialien bilden. Dieser Ansatz ermöglichte es Forschern, Strukturen zu erzeugen, die mit herkömmlichen Heizverfahren kaum herstellbar sind. Dr.

Moegliche Anwendungen

Pike fasste zusammen: „Wir haben hier nur wenige Vorläufer untersucht, doch diese Arbeit deutet auf ein breiteres Potenzial in Materialwissenschaft hin.

Durch sorgfältige Kontrolle, Vorläuferchemie Reaktionswegen könnten noch viele weitere ‚versteckte', aber äußerst nützliche Materialien entdeckt werden." Referenz: „Amorphe Zwischenstufen Entdeckung eines kinetischen Polymorphen ₄ aus Erhitzen von V+Bi+Zn-Einzelquellen-Vorläufern", Thomas J. Barnes, Andrea Scarperi, Benjamin M. Gallant, Emanuele Vismara, Julia Wiktor, Stephen E. Brown, David Walker, Ashok S.

Menon, Javier Castells-Gil, Dominik J. Kubicki Sebastian D. Pike, 30. April 2026, Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-026-71702-7