科学家得到充电/二氧化钛

英国科学家正在争论重新评估电子结构的世界上最常见的一种无机化学物质,称之为“非物质的”。的争议围绕二氧化钛,其使用范围从颜料在涂料和防晒霜电子材料在实验太阳能电池和电池。

今年3月,丹尼尔·科赫和谢尔盖Manzhos在新加坡国立大学二氧化钛的原子之间共享的电子更少比之前预想的更湿、更软。¹然而,Aron沃尔什伦敦帝国理工学院和伦敦大学学院的同事们敦促小心地使用这些结论。

传统矿物的图片看到它的钛原子放弃四个电子,这是两个氧原子之间共享。因此钛被认为是有四个正电荷,把它的氧化态+ 4。每个氧有两个负电荷,使他们在2氧化态。

科赫和Manzhos重新评估这张照片通过费用分析计算,确定每个原子的电荷状态。”有一个电荷状态和氧化状态之间的联系,但是它们不是相同的东西的区别是很重要的,Manzhos说。研究人员想他们和其他人先前发现的正式化。我们已经看到计算费用约为+ 2.5(钛)很长一段时间,像其他人一样,但他们一直在谈论+ 4,“他说。我们问自己“有办法2.5 = 4吗?”,我们没有看到。

新加坡科学家也用密度泛函理论和波基于函数的计算来支持这些发现。他们调查了电子分布在孤立的钛原子,二氧化钛分子和矿物质与扩展二氧化钛链。二氧化钛的结构,他们发现密度大致相当于一个电子在一个类似的距离钛电子在孤立的钛原子的原子核。

Manzhos表明这意味着钛保持至少一个的四个电子通常被视为放弃。他解释说,他因此不相信正式氧化态的任务是多的帮助。'我认为+ 4现在应该宣布死亡,”他告诉manbetx手机客户端3.0化学世界。

得到物理

写的化学物理快报》杂志上,原论文发表,沃尔什和其他四个伦敦的科学家表达惊喜。²“氧化态还活着,”沃尔什说。我们指的是一系列的证据表明,强调了钛离子在二氧化钛在常规化学条件下不能被进一步氧化。”相比之下+ 2.5充电状态显示空间进一步氧化。

反对者还警告说,电荷分析是误导,因为它试图独立的电子在原子之间。固体中电子的波函数是多,”沃尔什解释道。分配一个特定原子在固体是一个模棱两可的过程。”他补充说,重要的是比较计算和观察。的部分材料的费用不是一个可观测的属性和它们的值必须被一定程度的谨慎,”沃尔什说。

Michitoshi Hayashi从国立台湾大学称科赫和Manzhos atomic-centred轨道的同时使用第一原理计算和传统分析方法“有趣”。Hayashi,没有与沃尔什或团体,说Manzhos提高了电荷分布,给出了平均电子密度比典型的量子化学计算。“我预期,我读这篇文章,一些合理的固体钛氧化态二氧化钛会得出结论,“哈亚希说。然而,他发现,他说,他不同意。他因此高兴沃尔什和他的同事们的关注不仅第一原理计算可能可以做什么,但也物理稳定性的计算。

在回答,Manzhos指向另一个最近的研究达到一个类似的结论,科赫公司的方式不同。³他目前没有计划更详细的反应。相反,Manzhos强调,结果表明钛原子可能进一步捐赠电子和氧原子接受进一步的电子。”这个概念可以用来设计新的可持续能源转换和存储功能材料,”他说,尽管他承认它可能在实践中难以实现。