勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的科學家們發現，某些硼基儲氫系統中的原子無序可能會提高氫氣的吸收率。金屬硼化物表面及其單層變體–被稱為硼化物–通常被認為在低到中等溫度下具有原子排列的規律。
LLNL團隊證明，在許多情況下，這些原子實際上是動態無序的：這是一個令人驚訝的現象，與對大多數固態表面行為的傳統理解相反。表面無序意味着每個原子位點具有不同的局部屬性。根據該團隊的研究，其中一些位點可以使氫分子的解離更容易，這反過來有望在儲氫過程中加速材料的活化。
這些發現對其他應用也有影響。除了儲氫之外，金屬硼化物和硼酸鹽還可用於超導、電催化、光電子學以及作為耐熱和耐腐蝕的塗層。在這些應用中，硼的表面原子排列的規格在決定整體性能方面起着巨大的作用。
當對其功能–儲氫、超導性能、電催化反應性等與其表面構型密切相關的材料進行硅設計時，如果靜態、有序表面的假設實際上不成立，結果就會出現巨大的不同。
“我們在這裡發現的是一個特殊的例子，表明晶體材料的表面實際上可以是無定形的和動態的。我們需要嚴格地重新審視我們在表面科學界的一些基本假設，”LLNL材料科學家Li Sichi說，他是發表在《自然通訊》上的一篇論文的主要作者。
“如果表面是結晶和有序的，每一個部位基本上都是一樣的。無序的表面會產生一系列的表面反應性。如果我們能利用這種能力，它可能是一種定製調整表面功能的新方法，以實現更快的能量儲存和轉換，”LLNL材料科學家和共同作者Brandon Wood說，他領導LLNL基於材料的儲氫團隊。