传统的方法，如x射线、CT扫描或磁共振成像，可以让我们看到身体和物体内部的部分，而不需要打开它们。但这些非凡的进步有一个局限性:流体和组成它们的化学元素随时间的变化仍然是不可见的。现在，曾在麻省理工学院(MIT)学习的荷兰埃因霍温理工大学电化学材料与系统教授Antoni Forner-Cuenca领导的研究已经成功地克服了这一障碍。利用中子x射线，他揭示了功能电池内部元素的组成和行为。据《自然通讯》报道，由于辐射的影响，它不能用于生物体，但它是通往无形世界的一扇门。
国际原子能机构(IAEA)将“中子成像”定义为一种非破坏性技术，通过将一束中子穿过样品并根据其成分和形状对其进行衰减，从而分析样品的结构。它提供的结果对于燃料电池电化学分析中氢的测定、电池或发动机的动态效率和性能的研究、汽车、航空和建筑工业的质量控制、文化遗产和生物样品的非侵入性研究、地质学、核燃料检查和材料研究等都是必不可少的。
弗纳-昆卡和他的团队的研究更进了一步，正如研究人员解释的那样，他们已经开发并展示了一种用中子成像的方法，可以可视化液体中的浓度及其在液流电池中的行为。
“在电池中，内部发生的许多过程决定了它的性能、效率和寿命。直到现在，它还是个黑匣子。你可以测量电压和电流，但你不知道里面发生了什么。通过我们的方法，我们可以在电池运行过程中拍摄这些过程的照片和视频，看看电化学电池内部的浓度是如何变化的，”他解释说。
揭示这些迄今为止看不见的过程的魔术师是中子，一种不带净电荷的亚原子粒子，由于这种特性，它不与电子云相互作用。中子穿过物体的外部结构，就像它是透明的一样，但当它遇到含有氢或硼的分子时，它就会减弱。
工业应用是显而易见的，特别是提高液流电池的效率，液流电池是可再生能源的关键，因为它们具有大规模和持久的存储能力。“我在化学工业的各种过程中看到了应用，其中有液相分子的转化，或者了解原型是如何工作的，”Forner-Cuenca补充道。
以前看不见的空间的图像揭示了分子的运动，它们在充电或放电阶段如何波动，最不活跃的区域，或固体的沉淀。所有这些信息都有助于设计出更高效的电池。
这项研究是由埃因霍温理工大学的西班牙研究员Forner-Cuenca和他的团队(Maxime van der Heijden, Remy R. Jacquemond和Emre B. Boz)与麻省理工学院和瑞士保罗谢勒研究所(PSI)合作进行的，该研究所为实验的发展提供了设施，实验持续了12天，没有中断，每30秒测量一次。
发表在《美国化学学会杂志》上的一项研究的合著者桑塔努·罗伊(Santanu Roy)说，这所欧洲大学的工作与其他国际机构共享，因为“更好地预测和计算微观行为的能力，以及获得可靠的数据，有助于开发更好的模型。”
这位研究熔盐作为燃料和反应堆冷却剂的科学家解释说:“在原子水平上，盐的化学、结构和动态行为很难理解。”当一束中子射向样品时，许多中子穿过材料，但有些中子直接与原子核相互作用，并以一定角度“反弹”，就像台球比赛中碰撞的球一样。科学家们使用特殊的探测器来计算散射的中子，测量它们的能量和散射的角度，并绘制出它们的最终位置。这使得获得材料性质的细节成为可能——从液晶到超导陶瓷，从蛋白质到塑料，从金属到金属玻璃磁铁。
作为提高设备性能的一部分，大阪大学(日本)已经使用中子来快速准确地测量电子元件的内部温度。该方法也发表在《自然通讯》上，它使用一种叫做“中子共振吸收”的技术来检测原子核在特定能级上吸收的中子，并推断出材料的性质。该论文的第一作者Zechen Lan解释说:“这项技术可以在瞬间(100纳秒)测量温度，而且由于它是非破坏性的，它可以用来监测电池和半导体设备等设备。”
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