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Resolving Evolving Aspects of Crystal Structure Transformations

Description du projet

Analyse de la structure cristalline des matériaux fonctionnels à l’échelle atomique

Lors de réactions ou sous l’effet de stimuli externes, les matériaux subissent souvent des changements structurels qui peuvent varier à l’échelle nanométrique. Les techniques actuelles sont limitées dans leur capacité à analyser des phases complexes et mixtes. Le projet REACT, financé par le CER, développera une nouvelle méthode permettant de déterminer avec précision les structures cristallines au sein de particules multiphasées à l’échelle nanométrique, voire jusqu’au niveau de la cellule élémentaire. Cela permettra, pour la première fois, de mettre au jour les structures de phases jusqu’alors inconnues dans les matériaux fonctionnels et de révéler comment les angles de liaison et les occupations des sites atomiques dans les structures cristallines varient au cours de processus tels que l’intercalation, la dégradation et la diffusion. En appliquant cette méthode aux questions urgentes relatives aux matériaux des batteries et au stockage du CO₂, REACT contribuera à ouvrir une toute nouvelle voie de recherche dans l’analyse des structures cristallines.

Objectif

Knowing the crystal structure at unit cell level is crucial for understanding and controlling the physical properties of materials and thus for advancing the various fields of materials science. However, for many materials, the arrangement of the atoms within the unit cell varies over nanoscale domains, especially after reactions or under the influence of external factors. Current techniques, such as three-dimensional electron diffraction, X-ray diffraction and atomic resolution imaging techniques, cannot determine unknown crystal structures for phases that are mixed at nanoscale. Therefore, in REACT, I develop a new method to precisely quantify crystal structures varying at nanoscale, and even unit cell scale, across multiphased particles.
The new method will significantly impact materials science by providing, for the first time, the crystal structure of previously unknown phases that occur in functional materials during operation. It will accurately and precisely reveal how their structural parameters - such as chemical bond angles and lengths, and the coordinates and occupancy of atom sites - vary across the particles and change under external influences or reactions. This will give the field of materials science new critical insights into the structural changes accompanying processes like intercalation, degradation and diffusion.
To demonstrate its potential, I apply the technique to open questions in materials science: the phases appearing in Li- and Na-ion battery materials during charge-discharge cycling and the changes in the local structure of metal organic frameworks (MOF) during CO2 intercalation.
This project will generate a whole new research direction in crystal structure analysis. It will open new doors to understanding material behaviour at the nanoscale, contributing to technological advancements and scientific discoveries across the entire field of materials science.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2024-ADG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

UNIVERSITEIT ANTWERPEN
Contribution nette de l'UE
€ 2 463 858,00
Adresse
PRINSSTRAAT 13
2000 Antwerpen
Belgique
Région
Vlaams Gewest Prov. Antwerpen Arr. Antwerpen
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée

Bénéficiaires (1)