Доктор Митсунори Курааси, Основной Исследователь Нано Единицы Характеристики (директор Единицы: Дэйсьюк Фудзита), Национальный Институт Материаловедения (президент: Sukekatsu Ushioda), и доктор Ясуши Ямочи, Лидер Группы в той же самой единице, представил решающие доказательства, разъяснив динамический процесс алюминиевого поверхностного окисления при помощи выровненного луча O2, который был первоначально развит исследователями, и таким образом урегулировал спор, который продолжался в течение 20 лет относительно механизма реакции.Алюминий широко используется в качестве стойкого к коррозии легкого материала несмотря на его высокую реактивность для O2, потому что плотный окисный фильм, который формируется на поверхности, предотвращает коррозию кислородом, и т.д. в воздухе.
В области фундаментальной поверхностной науки адсорбция O2 на алюминиевых поверхностях много лет исследовалась как самая представительная система поверхностного окисления.Однако предыдущие экспериментальные и/или теоретические исследования процесса на уровне атомов адсорбции/разобщения O2 противоречат друг с другом.
В результате механизм этой простой поверхностной реакции все еще остался неясным, несмотря на исследование, простирающееся больше чем за 20 лет.Используя выровненный луч O2, развитый исследователями, команда, возглавляемая доктором Курэхэши, разъяснила, что вероятность адсорбции O2 на алюминиевой поверхности зависит сильно от выравнивания молекулярной оси O2.Исследователи НИМА продемонстрировали, что низкая скорость молекулы O2 с кинетическими энергиями 0.1eV или меньше адсорбирует только, когда их оси почти параллельны поверхности, тогда как, молекулы O2 в любых молекулярных ориентациях могут адсорбировать, когда кинетическая энергия превышает 0.2eV. До сих пор молекулы O2 с его перпендикуляром оси на поверхность, как полагали, адсорбировали при низких энергетических условиях, и это долго путало обсуждение механизма реакции.
Однако существующее исследование пришло к заключению, что этот механизм реакции не верен.Это исследование также объясняет предыдущие результаты эксперимента, которые казались противоречащими, и таким образом объяснили целый уровень атомов динамический процесс адсорбции O2 на алюминиевой поверхности, которая много лет была неясна. Кроме того, это исследование указывает, что небольшое различие в энергии активации 0,1 эВ среди различных молекулярных ориентаций нужно рассмотреть для будущего исследования адсорбции O2 на поверхностях.
Адсорбция O2 важна не только в окислении самого материала, но также и в каталитических процессах, происходящих на поверхностях электродов топливного элемента, и т.д.Дорогие редкие металлы, такие как платина используются в качестве катализаторов, которые эффективно отделяют молекулы O2.
Выровненный луч O2, используемый в этом исследовании, был бы полезен не только в анализе реакции, но также и в исследовании в области катализаторов замены.