Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

Investigadores del Laboratorio de Berkeley presente en la medicina, energía, medio ambiente y más

Published on August 31, 2010 at 8:47 PM

Berkeley Lab científicos entregado cerca de 100 presentaciones en el otoño de la American Chemical Society 2010 reunión nacional celebrada en Boston, 22 a 26 agosto, 2010.

En la primera escena de la famosa película de 1967 The Graduate, Benjamin Braddock, en una fiesta para celebrar su nuevo grado, se le da un consejo para su futuro: "Los plásticos". Eran jóvenes Benjamin estar recibiendo el consejo de hoy la palabra puede así ha sido: "Baterías".

Analistas económicos dicen que el mercado de baterías de avanzada que puede eléctrico, híbrido-eléctrico y el plug-in de vehículos eléctricos híbridos emergentes va a valer miles de millones de dólares. En base a sus actuaciones en la electrónica y las herramientas eléctricas, baterías de litio tienen el potencial de ser muy superior a las baterías de hidruro de níquel-metal, pero varias cuestiones tecnológicas deben ser abordados antes de que se aplica a los vehículos.

Marca Doeff, un químico de los materiales del laboratorio de Berkeley División de Ciencias, presentó una charla titulada "Advanced Li-ion batería de materiales catódicos para las tecnologías de los vehículos." Ella se centró en el cátodo como uno de los componentes más caros en las baterías de litio-ion.

"Además," Doeff dijo, "el cátodo es el determinante de la densidad de energía en la célula, porque la capacidad es normalmente menor que la de los ánodos de grafito, con la que deben coincidir."

Doeff y sus colegas están experimentando con diversos enfoques para reducir el coste y mejorar el desempeño de cátodos de litio-ion. Sus estudios incluyen la sustitución parcial del componente caro de cobalto con aluminio, titanio o de hierro en metal capas de transición óxidos mixtos de ahora se utiliza en las baterías.

Hasta ahora han descubierto que una sustitución de cinco por ciento del cobalto con el aluminio aumenta el rendimiento del cátodo y la estabilidad del ciclo. Sustitución con pequeñas cantidades de titanio también llevó a la formación de un material de electrodos de alta capacidad y alta tasa de positivos, mientras que la sustitución con hierro llevó a la capacidad de cátodo más bajo y las capacidades de los pobres la tasa.

"Nuestro trabajo demuestra que los cambios en el rendimiento electroquímico del cátodo dependen en gran medida la naturaleza del átomo de sustitución y su efecto sobre la estructura del cristal", dijo Doeff.

Células de alta eficiencia y otras delicias Nano

En esa misma fiesta de graduación de hoy, el joven Ben Braddock también podría haber dicho que piensa "Nano". Analistas económicos prevén un futuro aún más generosas para los materiales a nanoescala, en particular en la energía solar y los campos de la electrónica. "Nanoescala materiales electrónicos: retos y oportunidades", fue el título de una charla de Ali Javey, un científico de la facultad de Materiales del Laboratorio de Berkeley División de Ciencias. En su discurso Javey describe una técnica de ingeniería para las matrices de los pilares a nanoescala para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo bajo costo, las células solares de alta eficiencia, y la piel artificial que proporciona prótesis con sentido del tacto.

"Nuestra técnica ofrece gran escala de montaje de conjuntos muy ordenado y regular de los componentes de los nanocables sobre sustratos flexibles a través de un proceso de contacto con la simple impresión", dijo Javey. "La capacidad de la interfaz de sensores de nanocables con electrónica integrada a gran escala y con alta uniformidad presenta un importante avance hacia la integración de los nanomateriales para aplicaciones de sensores".

Esta tecnología se está aplicando a las aplicaciones de interfaz electrónica portátil y portátil humanos, incluyendo la piel artificial. La idea es que con la integración de las prótesis avanzadas en el cerebro para un mejor control de las articulaciones, la adición de piel electrónica con sensores de nanocables podrían permitir a los pacientes a recuperar su sentido del tacto. La piel también puede ser utilizado en la robótica, que regula la presión que un robot se aplica a un objeto.

"Nuestra mecánica flexible, sensor de piel artificial proporciona una robustez impresionante propiedades mecánicas y eléctricas", dijo Javey.

Además, mediante la utilización de sensores de nanocables ópticamente activas, Javey y sus colegas han sido capaces de producir muy regular, de un solo cristalino nanopilares matrices de semiconductores en los substratos de aluminio, que se configura entonces como módulos de células solares.

"A través de experimentos y modelos, hemos demostrado que podemos configurar estos módulos solares tanto en sustratos rígidos y flexibles con una mayor eficiencia de recogida y transporte de banda ancha de absorción foto derivadas de la configuración geométrica de la nanopilares", dijo Javey. "Esta es una enorme promesa de reducir el costo de eficiencia de células solares."

Hidrógeno a partir de la luz del sol Via Qdot de cimientos nanorods

Un consejo que el egresado no podría haber sido dado en la fiesta es "de hidrógeno." Si bien los expertos coinciden en que el hidrógeno puede resultar en un papel clave en el futuro de las tecnologías de energía renovable, relativamente barato, medio eficiente y sin emisiones de carbono de la producción debe primero se desarrolló. La producción fotocatalítica de hidrógeno del agua utilizando la energía solar cumple con todos los criterios necesarios, pero aún quedan muchos materiales relacionados con los obstáculos al uso generalizado de este enfoque. Berkeley Lab Director Paul Alivisatos, químico y de las principales autoridades de la nanotecnología para la energía discutió una idea para superar algunos de estos obstáculos en su charla titulada "La producción de hidrógeno fotocatalítica con sintonizable heteroestructuras nanorod".

En esta charla, Alivisatos describe un modelo de nanosistemas en el que se incluye una semilla de punto cuántico de seleniuro de cadmio, un catalizador de generación de hidrógeno, dentro de un nanorod cadmio con punta de platino de sulfuro.

"En estas estructuras, los agujeros están en tres dimensiones limita al seleniuro de cadmio, mientras que los electrones deslocalizados se transfieren a la punta de metal", dijo Alivisatos. "En consecuencia, los electrones se separan de los agujeros de más de tres componentes diferentes y por una longitud física sintonizable".

La punta de la cabeza de serie nanorod de metal facilita la eficiencia a largo plazo la separación de portadores de carga y reduce de nuevo la reacción de los intermediarios. Al ajustar la longitud heteroestructura nanorod y el tamaño de la semilla, Alivisatos y su grupo son capaces de aumentar significativamente la producción de hidrógeno en comparación con la de las barras de cabezas de serie.

"Nos pareció que nuestra nanoheterostructures un multi-componente para ser muy activos para la producción de hidrógeno, con un rendimiento cuántico aparente de 20 a 450 nanómetros percemt", dijo Alivisatos. "Nuestro sistema se activa bajo condiciones de iluminación de luz de color naranja y demostró una mayor estabilidad en comparación con semillas nanorods de sulfuro de cadmio."

Last Update: 3. October 2011 05:49

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit