Razložili smo mehanizem električne prevodnosti domenskih sten v BiFeO3, ki je posledica elektronskih lukenj, povezanih s prisotnostjo Fe4+ ionov in vrzeli na bizmutovih mestih v kristalni mreži. Ker so defekti razporejeni na ploskvi debeline ene do nekaj atomskih kolon je bil edini možen način študija tega materiala z vrstičnim presevnim elektronskim mikroskopom z atomsko ločljivostjo. V literaturi in strokovnih krogih ni bilo poročano o načinih kvantitativnega določanja količine vrzeli na ravni posameznih atomskih kolon na planarnih defektih. V sklopu projekta smo razvili originalno metodo, kjer smo lahko iz normalizirane intenzitete atomskih kolon in primerjave z izračunanimi intenzitetami (multi-slice frozen-phonon simulacije) natančno določili koncentracijo vrzeli. Druga metoda, s katero smo dokazali prisotnost železa v oksidacijskem stanju 4+ na osnovi EELS spektrov je sicer bila že poznana, a uporabljena zgolj pri analizi večjih področij. Z določenimi prilagoditvami instrumentalnih parametrov v času snemanja EELS spektrov in postopkov obdelave smo lahko nedvomno dokazali, da je na domenski steni (debeline ene osnovne celice) prisotno železo 4+. Ta eksperimentalni dokaz je avtorjem članka omogočil določitev mehanizma prevodnosti, kar je bil manjkajoči člen razlage prevodnosti domenskih sten že zadnjih 8 let. Delo je bilo s strani ARRS uvrščeno v projekt "Odlični v znanosti v letu 2017". V zbirki web o science je ta članek označen kot "Higly Cited", kar pomeni da je v zgornjem 1% citiranih del v zadnjem letu s področja znanosti o materialih.
COBISS.SI-ID: 29936679
Z uporabo vrstične presevne elektronske mikroskopije na atomski ravni smo eksperimentalno potrdili razlago zmanjšanja topnosti katalitskih nanodelcev na osnovi zlitine Cu3Pt, ki je katalizator v nizkotemperaturnih gorivnih celicah. V delu je na osnovi kinetične Monte Carlo simulacije poročano, da se zaradi urejanja kristalne strukture in delne tvorbe intermetalne spojine L12 s kubično strukturo Fm-3m degradacija katalitskih delcev (raztapljanje v kislini) bistveno zmanjša. S podrobno strukturno in kemijsko analizo z vrstičnim presevnim elektronskim mikroskopom z atomsko ločljivostjo smo določili stopnjo homogenosti in urejanja strukture v začetnih delcih in stopnjo poroznosti, ki je direktno povezana z degradacijo delcev po učinkovanju kisline.
COBISS.SI-ID: 5951258
S podrobno analizo na elektronskem presevnem mikorskopu smo identificirali posamezne faze in z rekonstrukcijo oblike in določitvijo zunanjih ravnin delcev pomembno prispeval k razlagi sinteze in visoke učinkovitosti novega kompozitnega fotokatalitskega materiala, ki je mešanica vseh treh modifikacij TiO2 (anatasa, rutila in brukita).
COBISS.SI-ID: 5753626
Delo z najsodobnejšim vrstičnim presevnim elektronskim mikroskopom s korektorjem sferičnih napak omogoča vpogled v kristalno strukturo in kemijsko sestavo na atomski ravni. Na področju baterijskih materialov smo preiskovali defektne nanodelce LiFePO4, ki so bili pripravljeni s koprecipitacijo iz vodnega medija in vpliv elektrokemijskih procesov na strukturo teh delcev. Z direktnim opazovanjem atomskih kolon v kristalografsko ustrezno orientiranih delcih LiFePO4 smo dokazali prisotnost kristalnih defektov, to je železovih ionov na litijevih mestih. Taka defektna struktura ima za posledico spremembo volumna osnove celice, kar je bilo potrjeno tudi z drugimi metodami (XRD).
COBISS.SI-ID: 5728026
V delu smo poročali o raziskavah fluoriranega reduciranega grafenovega oksida, ki naj bi služil kot vmesna plast pri Li-S baterijah. Del raziskave je bil opravljen z vrstičnim presevnim elektronskim mikroskopom s korektorjem sferičnih napak. Analitski problem, ki se je pojavil pri tem materialu je bilo vprašanje ali se fluor veže direktno na grafensko osnovo ali pa se adsorbira kot molekula. Z ustrezno izbiro eksperimentalnih pogojev smo dobil direktno sliko posameznih atomov in molekul fluora na grafenski osnovi. Da bi dokazali, da gre res za posamezne atome in molekule smo eksperimentalne slike primerjali z izračunanimi (simuliranimi) na osnovi realističnega modela. S primerjavo eksperimentalnih in izračunanih slik ter na osnovi ujemanja dimenzij in intenzitet smo ugotovili, da se del fluora veže direktno na grafensko strukturo, del fluora pa se adsorbira kot molekula. S spektroskopijo izgub energije elektronov (EELS) smo potrdili prisotnost fluora, iz oblike spektra pri nizkih izgubah (v plazmonskem delu) pa smo določili število grafenskih plasti. Opisana metoda razlikovanja direktno vezanih atomov in adsorbiranih molekul lahkoh elementov je nova in originalna.
COBISS.SI-ID: 29021479