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Paramagnetic NMR Method Development for a New Materials Age in Battery Research

Descrizione del progetto

Metodi RMN paramagnetici per la ricerca sulle batterie

La spettroscopia di risonanza magnetica combina tecniche spintroniche e nucleari per analizzare i materiali, fornendo informazioni sulle strutture chimiche e magnetiche fondamentali per lo stoccaggio dell'energia, la spintronica e la multiferroica. Questo metodo collega le strutture chimiche alle proprietà dei materiali, favorendo così la progettazione e l’ottimizzazione di vari materiali. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto pNMR-dev svilupperà metodi RMN paramagnetici innovativi per assegnare quantitativamente gli spettri ed estrarre modelli strutturali per i catodi delle batterie al litio e al sodio. Il progetto prevede l’uso di tecniche RMN avanzate per studiare le strutture locali dei materiali e la creazione di un software Rietveld per perfezionare i modelli strutturali. Indagando un sistema precedentemente poco studiato, permetterà il progresso degli studi sui materiali nell’ambito della fisica, della chimica e della scienza dei materiali.

Obiettivo

Magnetic resonance spectroscopy leverages spinelectronic or nuclearto reveal information about a system otherwise inaccessible to bulk structural characterisation techniques. As applied to device materials, magnetic resonance offers information about local chemical and magnetic structurese.g. in energy storage and generation, spintronics, and multiferroicstheir defects, degradation and failure mechanisms. From a physics-based understanding of spin interactions, one can derive accurate pictures of chemical structure and directly connect it with material properties.
Almost all device materials rely on an intimate network of interacting electron and nuclear spins: redox reactions in battery materials, catalysts and photovoltaics; encoding of information in spintronics; and sensing of magnetic, electric and/or strain fields in multiferroics. The unpaired (paramagnetic) electron spins in these systems, however, limit the application of traditional nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopic methods to study their structures. Through understanding and careful control of the interactions between electron and nuclear spins and their influence on device properties, one can design, develop and optimise materials for device applications.
This project will develop novel experimental and theoretical methods in paramagnetic NMR to quantitatively assign spectra and extract a structural model, here, applied to lithium- and sodium-ion battery cathodes. The work packages include: (1) design and implementation of state-of-the-art NMR techniques to probe local material structures; (2) development a revolutionary NMR Rietveld software for fitting and refining structural models against spectra; and (3) application of the methods developed in (1) and (2) to investigate an unseen system. These projects will ultimately guide the future study of materials using paramagnetic NMR, with wide-ranging benefits for the physics, chemistry and materials science fields.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinatore

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Contributo netto dell'UE
€ 226 420,56
Indirizzo
RUE MICHEL ANGE 3
75794 Paris
Francia
Regione
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato