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Os pesquisadores de Berkeley Lab Presente Em Medicina, Energia, Meio Ambiente e Mais

Published on August 31, 2010 at 8:47 PM

Berkeley Lab cientistas entregues cerca de 100 apresentações em queda da American Chemical Society de 2010 da reunião nacional, em Boston, 22-26 agosto de 2010.

Na cena de abertura do filme 1967 famoso The Graduate, Benjamin Braddock, em uma festa para comemorar seu novo grau, é dada uma palavra de conselho para o seu futuro: "Plásticos". Were jovem Benjamin estar recebendo esse conselho hoje a palavra pode muito bem ter sido: "Baterias".

Analistas econômicos dizem que o mercado de baterias avançadas que podem energia elétrica, híbrido-elétricos e os plug-in de veículos eléctricos híbridos emergentes vai valer bilhões de dólares. Com base em suas performances em eletrônica e ferramentas eléctricas, baterias de lítio têm o potencial de ser muito superior às baterias de níquel-hidreto metálico, mas várias questões tecnológicas devem ser tratadas antes de serem aplicadas a veículos.

Marca Doeff, um químico com Laboratórios Berkeley Sciences Division, apresentou uma palestra intitulada "Advanced Li-ion bateria de cátodo materiais para tecnologias de veículos." Ela focou sobre o catodo como um dos componentes mais caros de lítio-íon.

"Além disso," Doeff disse, "o cátodo é o determinante da densidade de energia na célula, porque a capacidade é muito menor do que o anodo de grafite, com o qual ele deve ser correspondido."

Doeff e seus colegas estão fazendo experiências com várias abordagens para a redução do custo e melhorar o desempenho de cátodos de lítio-íon. Seus estudos incluem a substituição parcial do componente caro de cobalto com titânio, alumínio ou ferro em metal de transição em camadas de óxidos mistos agora usado em baterias.

Até agora eles descobriram que uma substituição de cinco por cento de cobalto com alumínio aumenta o desempenho do catodo e estabilidade ciclo. Substituição com pequenas quantidades de titânio também levou à formação de um material de eletrodo de alta capacidade e alta taxa positiva, enquanto a substituição de ferro levou a menor capacidade de catodo e capacidades taxa pobres.

"Nosso trabalho mostra que as mudanças no desempenho eletroquímico do cátodo dependem fortemente da natureza do átomo de substituição e seus efeitos sobre a estrutura de cristal", disse Doeff.

Células solares de alta eficiência e Delícias Nano outros

Na festa de formatura que mesmo hoje, o jovem Ben Braddock também poderia ter sido dito para pensar "Nano". Meteorologistas prevêem Económica um futuro ainda mais abundante de materiais em nanoescala, particularmente na energia solar e os campos de eletrônicos. "Nanoscale materiais eletrônicos: desafios e oportunidades", foi o título de uma palestra apresentada por Ali Javey, um cientista da faculdade na divisão Berkeley Lab de Ciências dos Materiais. Em sua palestra Javey descreveram uma técnica para arrays de engenharia de pilares em nanoescala para uma ampla gama de aplicações, incluindo de baixo custo, altamente eficientes células solares, e pele artificial que fornece próteses com o sentido do tato.

"Nossa técnica fornece grande escala montagem de matrizes altamente ordenada e regular de componentes de nanofios sobre substratos flexíveis através de um processo simples contato de impressão", disse Javey. "A capacidade de interface de sensores de nanofios com eletrônica integrada em grandes escalas e com alta uniformidade apresenta um avanço importante em direção à integração de nanomateriais para aplicações em sensores."

Esta tecnologia está sendo aplicada eletrônico portátil e fácil de usar aplicações de interface humana, incluindo a pele artificial. A idéia é que com a integração de próteses avançadas para o cérebro para um melhor controle das articulações, a adição de pele eletrônica com sensores de nanofios pode permitir que os pacientes a recuperar o seu sentido do tato. A pele também pode ser usado em robótica, que regem a quantidade de pressão de um robô se aplica a um objeto.

"Nossa mecanicamente flexível, sensor de pele artificial oferece robustez mecânica e propriedades elétricas impressionante", disse Javey.

Além disso, utilizando sensores de nanofios opticamente ativas, Javey e seus colegas foram capazes de produzir muito regular, arrays single-cristalina nanopillar de semicondutores em substratos de alumínio que foram configurados como módulos de células solares.

"Através de experimentos e modelagem, já demonstramos que podemos configurar esses módulos solares em ambos os substratos rígidos e flexíveis, com maior eficiência transportadora recolha e absorção de banda larga fotos resultantes da configuração geométrica do nanopillars", disse Javey. "Esta é uma enorme promessa de reduzir o custo de células solares eficientes."

Hidrogênio a partir da luz solar Via Qdot-Seeded Nanorods

Uma palavra de conselho que a pós-graduação não poderia ter sido dado no partido é "o hidrogênio." Enquanto os especialistas concordam que o hidrogênio poderia comandar um papel fundamental no futuro, tecnologias de energia renovável, um relativamente barato, eficiente e meios de carbono neutro, de produzi-lo deve primeiro ser desenvolvido. A produção fotocatalítica de hidrogênio da água usando a energia solar satisfaz todos os critérios necessários, mas ainda há muitos materiais relacionados com os obstáculos ao uso generalizado desta abordagem. Berkeley Lab Diretor Paul Alivisatos, um químico e das principais autoridades em nanotecnologia para a energia discutida uma idéia para superar alguns desses obstáculos em sua palestra intitulada "A produção de hidrogênio fotocatalítica com sintonizável heteroestruturas nanorod".

Nesta palestra, Alivisatos descreveu um nanosystem modelo em que uma semente de pontos quânticos de seleneto de cádmio, um catalisador de hidrogênio geração, está inserida dentro de um nanorod sulfeto de platina com ponta de cádmio.

"Em tais estruturas, os buracos são tridimensionalmente confinado ao seleneto de cádmio, enquanto os elétrons deslocalizados são transferidos para a ponta de metal", disse Alivisatos. "Conseqüentemente, os elétrons são separados dos buracos ao longo de três componentes diferentes e por um comprimento ajustável física."

O semeado ponta de metal nanorod facilita eficiente de longa duração separação portador de carga e minimiza volta de reação de intermediários. Ao ajustar o comprimento de heteroestruturas nanorod eo tamanho da semente, Alivisatos e seu grupo são capazes de aumentar significativamente a produção de hidrogênio em comparação com a de varas unseeded.

"Nós encontramos o nosso nanoheterostructures um multi-componente a ser altamente ativa para produção de hidrogênio, com um rendimento quântico aparente de 20 a 450 nanômetros percemt", disse Alivisatos. "Nossos sistemas foram ativos sob iluminação de luz laranja e demonstrou melhor estabilidade em comparação com nanorods sulfeto de cádmio sem sementes."

Last Update: 9. October 2011 09:15

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