Исследователи из Университета Дьюка совершили значительный прорыв в понимании физики суперионных материалов, что открывает новые возможности для создания более эффективных твердотельных батарей. Их исследование проливает свет на механизмы движения ионов в материале Li₆PS₅Cl, который относится к семейству литиевых аргиродитов.
Под руководством профессора Оливье Делера команда использовала комбинацию экспериментов с нейтронным рассеянием и компьютерного моделирования, чтобы изучить поведение ионов лития в кристаллической структуре материала.
"Наше исследование показало, что ионы в этом материале движутся так же быстро, как в жидкостях, несмотря на то, что материал остается твердым. Это открытие дает новые представления о природе быстрого движения ионов в суперионных материалах", — объяснил профессор Делер.
Суперионные материалы уникальны тем, что сочетают свойства твердых тел и жидкостей. Их высокая ионная проводимость делает их перспективными кандидатами для создания твердотельных батарей, которые могут предложить большую емкость, безопасность и долговечность по сравнению с традиционными литий-ионными батареями.
Исследователи также использовали методы машинного обучения для анализа данных и моделирования атомной динамики. Применение искусственного интеллекта позволило более точно интерпретировать результаты экспериментов и создать детальные модели поведения ионов в материале.
Результаты этого исследования могут быть применены не только в разработке батарей, но и в создании топливных элементов и нейроморфных вычислительных систем. Ученые планируют расширить круг изучаемых суперионных материалов и открыты для новых сотрудничеств с промышленными партнерами.