p Novas pesquisas de engenharia de materiais lideradas pela Western podem se traduzir em benefícios significativos no mundo real, como maior alcance para veículos elétricos e maior autonomia da bateria para telefones celulares. p Pesquisadores da Western Engineering, O departamento de química da Western e da Universidade Soochow-Western University Center for Synchrotron Radiation Research colaborou com a Canadian Light Source (CLS) da University of Saskatchewan em um par de estudos para determinar se eles poderiam aproveitar o poder do fosforeno enquanto mitigavam seus dois principais impedimentos —Custo e durabilidade — e eles conseguiram.

p A capacidade teórica do fosforeno - um material bidimensional, que consiste em uma única camada de fósforo preto - é quase sete vezes maior do que os materiais anódicos usados ​​atualmente em baterias de íon-lítio. Atualmente, fósforo preto disponível comercialmente é caro, por cerca de $ 1, 000 por grama e também se decompõe rapidamente quando exposto ao ar.

p No primeiro artigo, a equipe de pesquisa aplicou um novo processo para produzir um fósforo preto de baixo custo a partir de um barato (aproximadamente US $ 0,10 / grama), fósforo vermelho de baixa pureza - reduzindo o custo em quase 300 por cento. O fósforo preto resultante tinha quase a mesma pureza e propriedades eletrônicas que aquele feito usando métodos tradicionais e fósforo vermelho de alta pureza, que vale cerca de US $ 40 / grama.

p Cortar drasticamente o custo de fabricação de fósforo preto significa que seus resultados são escalonáveis, de acordo com o pesquisador principal Weihan Li da Western.

p "O preço baixo torna possível realizar a futura aplicação em grande escala de fósforo preto e fósforo em campos relacionados à energia e eletrônicos, como nano-fotônica, nanoeletrônica, optoeletrônica, baterias secundárias, e eletrocatalisadores, "disse Li, um pós-doutorado supervisionado conjuntamente pelo professor de química T.K. Farsa, falso, Cadeira de Pesquisa do Canadá em Materiais e Radiação Síncrotron e professor de engenharia Xueliang (Andy) Sun, Cadeira de Pesquisa do Canadá em Desenvolvimento de Nanomateriais para Energia Limpa.

p Com o segundo estudo, os pesquisadores queriam entender melhor, em nanoescala e em tempo real, onde a degradação (oxidação) começa no fosforeno, e como ele se espalha. Embora pesquisas anteriores tenham documentado que a degradação realmente ocorre, este estudo foi o primeiro a obter uma imagem clara do processo em detalhes. A equipe usou várias técnicas de síncrotron diferentes no CLS para coletar essas imagens. Os pesquisadores descobriram que o fosforeno começa a se decompor nas regiões mais finas primeiro, e que as regiões degradadas aceleram a degradação das regiões adjacentes.

p De acordo com Li, sua descoberta abre caminho para o desenvolvimento de estratégias para proteger o fosforeno quando ele é usado em eletrônicos e outros dispositivos.

p "Torna possível preparar dispositivos eletrônicos baseados em fósforo estáveis ​​ao ar e dispositivos relacionados à energia, "disse Li.

p A Sun atribui ao CLS um papel fundamental em ambos os estudos.

p "Comparado com outros recursos do mundo, o suporte ao usuário do CLS é fantástico, "disse Sun." Sem a ajuda do CLS, não poderíamos ter combinado várias técnicas de síncrotron diferentes nas duas obras. Além disso, conduzir os estudos in-situ não teria sido possível sem a ajuda dos cientistas da linha de luz. "