Одноосное сжатие ванадия подавило квантовое туннелирование протона

При температурах ниже 70 кельвин водород в ванадии диффундирует благодаря квантовым эффектам. Японские химики из Токийского университета установили, что решающую роль играет кристаллическая фаза металла. В кубической α-фазе атомы H проходят сквозь барьеры между тетраэдрическими позициями даже при 35 К, а в деформированной β-фазе туннелирование подавлено, и перенос идет тепловыми прыжками с энергией активации 148 мэВ. Исследование опубликовано в Nature Communications. Об этом пишет сайт N + 1.

Ванадий считается перспективным накопителем водорода: он поглощает газ экзотермически и вмещает его больше, чем многие аналоги. Водород — самый легкий элемент, поэтому при низких температурах его движение в металле определяется квантовыми закономерностями. Туннелирование, при котором частица проходит классически непреодолимый барьер, особенно вероятно для легких частиц и узких барьеров. В объемно-центрированной кубической решетке расстояния между межузельными позициями короткие, что должно усиливать этот эффект, но экспериментальных подтверждений недоставало.

Ученые вырастили эпитаксиальную пленку ванадия толщиной 40 нм на подложке из оксида магния и при 35 К имплантировали в нее ионы водорода с энергией 500 эВ. При малых концентрациях водород размещается в вакансиях, сохраняя кубическую фазу. При увеличении концентрации до 0,3–0,6 атома на атом ванадия решетка переходит в тетрагональную β-фазу с одноосным сжатием. Метод я