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Resolving Evolving Aspects of Crystal Structure Transformations

Descrizione del progetto

Un’analisi della struttura cristallina dei materiali funzionali a livello atomico

Durante le reazioni o sotto stimoli esterni, i materiali subiscono spesso cambiamenti strutturali che possono variare nei domini della nanoscala. Le tecniche attuali hanno una capacità limitata di analizzare fasi complesse e miste. Il progetto REACT, finanziato dal CER, svilupperà un nuovo metodo per determinare con precisione le strutture cristalline all’interno di particelle multifase su scala nanometrica, fino al livello della cella unitaria. Per la prima volta, ciò consentirà di scoprire le strutture di fasi precedentemente sconosciute nei materiali funzionali e di scoprire come gli angoli di legame e le occupazioni dei siti atomici nelle strutture cristalline variano durante processi quali l’intercalazione, la degradazione e la diffusione. Applicando questo metodo a questioni urgenti sui materiali delle batterie e sullo stoccaggio di CO2, REACT contribuirà ad aprire una direzione di ricerca completamente nuova nell’analisi della struttura cristallina.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2024-ADG

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Istituzione ospitante

UNIVERSITEIT ANTWERPEN
Contributo netto dell'UE
€ 2 463 858,00
Indirizzo
PRINSSTRAAT 13
2000 Antwerpen
Belgio
Regione
Vlaams Gewest Prov. Antwerpen Arr. Antwerpen
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Beneficiari (1)