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

De Onderzoekers van het Laboratorium van Berkeley Huidig Op Geneeskunde, Energie, het Milieu En Meer

Published on August 31, 2010 at 8:47 PM

De wetenschappers van het Laboratorium van Berkeley leverden bijna 100 presentaties op de nationale vergadering van de Daling 2010 van de Amerikaanse Chemische Maatschappij in Boston, 22-26 Augustus, 2010.

In de openingsscène van de beroemde film van 1967 wordt de Gediplomeerde, Benjamin Braddock, bij een partij om zijn nieuwe graad te vieren, gegeven één woord van raad voor zijn toekomst: „Plastieken.“ Waren jonge Benjamin om te ontvangen dat raad vandaag het woord goed zou kunnen geweest zijn: „Batterijen.“

De Economische voorspellers zeggen dat de markt voor geavanceerde batterijen die elektrisch kunnen aandrijven, hybride-elektrisch en de het te voorschijn komen insteek hybride elektrische voertuigen miljarden dollars gaat waard zijn. Gebaseerd op hun prestaties in elektronika en machtshulpmiddelen, hebben de lithium-ionenbatterijen het potentieel aan nikkel-metaal hydridebatterijen veel superieur te zijn maar verscheidene technologische kwesties moeten worden behandeld alvorens zij worden toegepast op voertuigen.

Marca Doeff, een chemicus met de Afdeling van de Wetenschappen van de Materialen van het Laboratorium van Berkeley, stelde een kathodematerialen van de besprekings met een adellijke titel „Geavanceerde Li-Ionenbatterij voor voertuigtechnologieën voor.“ Zij concentreerde zich op de kathode als één van de duurste componenten in lithium-ionenbatterijen.

„Ook,“ bovengenoemde Doeff, de „kathode is de determinant met energiedichtheid in de cel omdat de capaciteit typisch veel lager is dan dat van de grafietanode, waarmee het moet worden aangepast.“

Doeff en haar collega's experimenteren met diverse benaderingen voor het verminderen van de kosten en het verbeteren van de prestaties van lithium-ionenkathoden. Hun studies omvatten gedeeltelijke substitutie van de dure kobaltconstituent met aluminium, titanium of ijzer in gelaagde gemengde die overgangsmetaaloxides nu in batterijen worden gebruikt.

Tot dusver hebben zij geconstateerd dat een vijf-percenten substitutie van kobalt met aluminium kathodeprestaties en cyclusstabiliteit verhoogt. De Substitutie met kleine hoeveelheden titanium leidde ook tot de vorming van een positief elektrode met hoge capaciteit en materiaal van de hoog-tarief, terwijl de substitutie met ijzer tot lagere kathodecapaciteiten en slechte tariefmogelijkheden leidde.

„Ons werk toont aan dat de veranderingen in elektrochemische prestaties van de kathode hoogst van de aard van het substituerende atoom en zijn effect op de kristalstructuur afhangen,“ bovengenoemde Doeff.

De Zonnecellen van de Hoge Efficiency en andere Nano Verrukkingen

Bij die zelfde graduatiepartij vandaag, zou jonge Ben Braddock ook kunnen Nano verteld te zijn om „te denken.“ De Economische voorspellers voorzien een rijkelijkere toekomst voor nanoscalematerialen, in het bijzonder op zonne-energie en de elektronikagebieden. „Elektronische materialen Nanoscale: De Uitdagingen en de kansen,“ waren de titel van een bespreking door Ali Javey, een faculteitswetenschapper in de Afdeling van de Wetenschappen van de Materialen van het Laboratorium van Berkeley. In zijn bespreking beschreef Javey een techniek voor techniekseries van nanoscalepijlers voor een brede waaier van toepassingen, met inbegrip van lage kosten, hoogst efficiënte zonnecellen, en kunstmatige huid die prothetische lidmaten van de betekenis van aanraking voorziet.

„Onze techniek verstrekt assemblage op grote schaal van hoogst bevolen en regelmatige series van nanowirecomponenten op flexibele substraten door een eenvoudig proces van de contactdruk,“ bovengenoemde Javey. De „capaciteit om nanowire sensoren met geïntegreerde elektronika op grote schalen en met hoge uniformiteit om te zetten stelt een belangrijke vooruitgang naar de integratie van nanomaterials voor sensortoepassingen voor.“

Deze technologie wordt toegepast op draagbare elektronische en wearable gebruikersinterfacetoepassingen, met inbegrip van kunstmatige huid. Het idee is dat met de integratie van geavanceerde prosthetics in de hersenen voor betere controle van verbindingen, de toevoeging van elektronische huid met nanowiresensoren patiënten kon toelaten om hun betekenis van aanraking te herwinnen. De huid zou ook in robotica kunnen worden gebruikt, die hoeveel druk regeren een robot op een voorwerp toepast.

„Onze mechanisch flexibele, kunstmatige huidsensor verstrekt indrukwekkende mechanische robuustheid en elektrische eigenschappen,“ bovengenoemde Javey.

Bovendien, door actieve nanowiresensoren optisch te gebruiken, hebben Javey en zijn collega's hoogst regelmatige, single-crystalline nanopillar series van halfgeleiders op aluminiumsubstraten kunnen veroorzaken die toen als zonnecelmodules werden gevormd.

„Door experimenten en modellering, hebben wij aangetoond dat wij kunnen deze zonnemodules op zowel stijve als flexibele substraten met verbeterde carrier inzamelingsefficiency en breedbandfotoabsorptie vormen die van de geometrische configuratie van nanopillars het gevolg zijn,“ bovengenoemde Javey. „Dit is enord het beloven om de kosten van efficiënte zonnecellen te verminderen.“

Waterstof van Zonlicht Via qdot-Gezaaide Nanorods

Één woord van raad dat de gediplomeerde niet bij de partij zou kunnen gegeven te zijn is „waterstof.“ Terwijl de deskundigen het ermee eens zijn dat de waterstof technologieën zeer belangrijke rol voortaan vernieuwbare op energiegebied kon bevelen, moet een vrij goedkoop, efficiënt en koolstof-neutraal middel om te produceren het eerst worden ontwikkeld. De photocatalytic productie van waterstof van water die zonne-energie gebruiken voldoet aan alle noodzakelijke criteria maar er blijven vele op materiaal betrekking hebbende hindernissen voor het algemene gebruik van deze benadering. Laboratorium van Berkeley Directeur Paul Alivisatos, een chemicus en een belangrijk gezag op nanotechnologie voor energie besprak één idee voor het overwinnen van sommige van deze hindernissen in zijn productie van de besprekings met een adellijke titel „waterstof Photocatalytic met melodieuze nanorodheterostructuren.“

In deze bespreking, beschreef Alivisatos model nanosystem waarin een quantumpuntzaad van cadmiumselenide, een waterstof-producerende katalysator, binnen een platina-getipt cadmiumsulfide nanorod wordt ingebed.

„In dergelijke structuren, zijn de gaten drie-dimensioneel beperkt tot het cadmiumselenide, terwijl elektronen worden overgebracht naar het metaaluiteinde delocalized,“ bovengenoemde Alivisatos. „Bijgevolg, worden de elektronen gescheiden van de gaten meer dan drie verschillende componenten en door een melodieuze fysieke lengte.“

Het gezaaide nanorod metaaluiteinde vergemakkelijkt efficiënte langdurige lastencarrier scheiding en minimaliseert achterreactie van tussenpersonen. Door de lengte van de nanorodheterostructuur en de zaadgrootte te stemmen, kunnen Alivisatos en zijn groep waterstofproductie beduidend verhogen in vergelijking met dat van niet geplaatst staven.

„Wij vonden hoogst actief onze nanoheterostructures met meerdere componenten om te zijn voor waterstofproductie, met een duidelijke quantumopbrengst van percemt 20 bij 450 nanometers,“ bovengenoemde Alivisatos. „Onze systemen waren actief onder oranje lichte verlichting en toonden betere stabiliteit in vergelijking met zaadloos cadmiumsulfide nanorods aan.“

 

Last Update: 12. January 2012 20:39

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