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Next Generation of Artificial Heterointerfaces as Building Blocks for Energy Materials

Description du projet

Une nouvelle approche pour l’avenir de la technologie des interfaces

Au cœur de la transition écologique actuelle se trouvent des interfaces essentielles à l’amélioration des technologies de conversion et de stockage de l’énergie, telles que l’électrolyse et les batteries. Il est important de comprendre comment les ions se déplacent entre deux matériaux solides empilés, mais de nombreuses questions sur les symétries d’interface et l’ingénierie du transport ionique rapide à température ambiante restent sans réponse. Le projet NEXUS, financé par le CER, relèvera ce défi en créant des hétérostructures d’oxyde artificielles et en hybridant leurs propriétés physiques par l’empilement direct de membranes indépendantes présentant des structures cristallines et des orientations différentes. Il ouvrira la voie à la découverte d’idées clés et de percées dans le domaine des interfaces.

Objectif

In an era of rapid green transition changes, interfaces lie at the heart of the advances in most energy conversion and storage technologies, including batteries, Power-to-X and electrolysis. Depending on the type of device, these technologies rely upon the fast transport of atomic and electronic species across the solid-solid, solid-liquid and solid-gas interfaces. Developing viable solid-state devices requires a fundamental understanding of how ions move at the interface between two solid materials stacked together. Despite half a century of sustained research into interfaces, we still cannot answer the most critical questions about the role of interface symmetries and finding pathways for engineering fast ionic transport at room temperature. The underlying motivation to find the answers is clear: fast transport of ions provides an opportunity to accelerate energy technology. However, the fundamental science required is extremely challenging: (1) the interfaces are buried in bulk structures and (2) possible combinations of materials are limited by the rules of epitaxy. Imagine a future where the precise tuning of materials can take place according to our aspirations by assembling ultrathin layers into new artificial heterostructures. NEXUS is the epitome of this future. In NEXUS I seek to take a leap from our present knowledge by creating artificial oxide heterostructures and hybridizing their physical properties by directly stacking freestanding membranes with different crystal structures and orientations (Figure 1). In this way I will realize novel structures with fast ionic paths potentially breaking fundamental limitations of existing energy devices. During the last decade I pioneered and matured new sets of oxide-based interfaces, exhibiting an exceptionally colourful palette of properties. The approach of NEXUS is radically different from the past work and will provide fundamental breakthroughs in the study of fast ionic transport across interfaces.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2021-ADG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET
Contribution nette de l'UE
€ 2 491 730,50
Adresse
ANKER ENGELUNDS VEJ 101
2800 Kongens Lyngby
Danemark
Région
Danmark Hovedstaden Københavns omegn
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 2 491 730,50

Bénéficiaires (1)