Kemijski i tlačni inženjering perovskita na bazi kobalta
Glavni istraživač
Oksidi tipa perovskita (ABO₃, B = prijelazni metal) su obećavajući materijali za fotonaponske uređaje, katalizatore, termoelektrike, baterije, superkondenzatore i uređaje za pohranu. Njihovo posebno svojstvo je prilagodljivost faznog i kemijskog sastava, mikrostrukture i morfologije, dobra kemijska otpornost i dugotrajna stabilnost, što se može ostvariti različitim pristupima sinteze. S druge strane, izrada i održavanje uređaja općenito zahtijeva znanje o tome kako se određeni materijali ponašaju u uvjetima izvan okoline.
Projekt će razjasniti sintezu La1-xCaxCo1-yMyO3-d (M= Ni, Cr, Fe, Mn) perovskita dopiranih s niskim/visokim udjelima dopanada i njihovu vezu s kristalografskim i fizikalno-kemijskim karakteristikama u neambijentalnim uvjetima (npr. visoki tlak, visoka temperatura) što su neophodne osnove za njihovu realizaciju u uređajima. Naime, mehaničke karakteristike dopiranog LaCoO3 (LCO), posebice odziv na hidrostatski tlak i proizvedeni stres, utječu na izradu i trajnost uređaja.
LCO perovskiti sintetizirat će se (i) hidrotermalnim izgaranjem i izgaranjem glicin-nitratnog gela i (ii) kugličnim mljevenjem, sušenjem raspršivanjem i kalcinacijom u peći kako bi se dobile različite morfologije i kemijske strukture, pri čemu će stabilnosti kristalno strukturiranih faza biti kemijski podešeno dopiranjem s odabranim dopandom, M. Učinci procesa konsolidacije praha (tj. aditivna proizvodnja i toplinsko raspršivanje) na kristalne strukture faza i njihove specifične termoelektrične, elektroelektrokatalitičke, kemokatalitičke funkcionalnosti će se detaljno proučavati.
Za razliku od kemijskog tlaka (tj. dopiranja), hidrostatski tlak čisti je alat za podešavanje struktura materijala i njihovih funkcionalnosti, što dovodi do egzotičnih značajki poput sužavanja razmaka energijskog pojasa, pojačanja intenziteta fotoluminiscencije, zadržvanja visokotemperaturne faze pri ambijentalnim uvjetima, metalizacije, amorfizacije i faznih prijelaza.
In situ visokotlačna rendgenska difrakcija, Ramanova i apsorpcijska spektroskopija, te transportna mjerenja (do 50 GPa) poboljšat će razumijevanje temeljne fizike i korelacije strukture i svojstava pripremljenih perovskita otkrivanjem novih značajki i funkcionalnosti.