http://www.physorg.com/news136737643.html
July 31, 2008
※ 譯註：colossal 也有異常的意思
一種在美國能源部 ORNL 描繪特性的新材料能導致更有效率的燃料電池。
這種材料，一種由西班牙研究者所開發的超晶格（super-lattice），改善了接近室溫之離子傳導率（ionic conductivity）幾達 1 億倍，代表 "在離子傳導特性中一種巨大的增加，" Maria Varela 說，ORNL 材料科學與技術部門，他與資深研究者 Stephen Pennycook 將這種材料的結構描繪出來。
這篇論文，Madrid 大學與 ORNL 研究者之間的共同研究，發表在今日的 Science 上。
這些分析是利用 ORNL 300 kilovolt 的 Z-反差掃描穿透式電子顯微鏡（Z-contrast SETM）完成，其像差校正過的解析度近乎 0.6 埃，這直到最近都是一項世界記錄。直接的影像證明結晶體的結構導致這種材料的傳導性。
"這很驚人，" Varela 說。"我們能看見已繃緊的（strained）卻仍排列整齊的界面結構，為將要被傳導的離子開啟一條寬闊的路徑。"
固體氧化物燃料電池技術需要傳導離子的材料 -- 固體電解質 -- 那允許氧離子從陰極傳導至陽極。然而，現存材料所提供的原子尺度空隙（voids）無法大到足以輕易容納被傳導離子（那比電子大很多）的路徑。
"這種新式成層材料藉由結合二種結晶結構十分不同的材料，解決了這個問題。這種錯置（mismatch）觸發了原子排列在其界面的變形，從而創造出一條路徑，讓離子能輕易傳導，" Varela 說。
其他燃料電池材料迫使離子行經緊湊的路徑，只有少數的空間讓離子佔領，降低了它們的行進。並不是迫使離子從這個洞跳到那個洞，相反的，這種新材料 "有很多未被佔用的空間能夠被佔用，" Varela 說，故離子能更快速地傳導。
不像先前的燃料電池材料，那需要達到高溫才能傳導離子，這種新材料在接近室溫時維持離子傳導率。高溫已成為開發燃料電池技術的路障。
這個研究團隊與西班牙的 Universidad Complutense de Madrid 以及 Universidad Politecnica de Madrid 製造這種材料並觀察其優異的傳導特性，但直到這種材料放在 ORNL 的超高解析度顯微鏡之前，讓這種材料如此成功傳導離子的結構特徵，並不為人所知。
※ 相關報導：
＊ Colossal Ionic Conductivity at Interfaces of Epitaxial ZrO2:Y2O3/SrTiO3 Heterostructures
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/321/5889/676
J. Garcia-Barriocanal, A. Rivera-Calzada, M. Varela,
Z. Sefrioui, E. Iborra, C. Leon, S. J. Pennycook,
J. Santamaria
Science 1 August 2008: Vol. 321. no. 5889, pp. 676 - 680
DOI: 10.1126/science.1156393
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