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MIT Professor Designs Nanomaterials für Energie-Anwendungen

Published on October 11, 2012 at 6:44 AM

Heranwachsend in China als der Sohn von zwei Ingenieuren, sagt Ju Li, dass er zuerst mehr an reiner Wissenschaft als in der Blindeinschub Technik interessiert wurde. „Ich wurde recht durch theoretische Physik, als Ich ein Kind war,“ er wieder.aufrufe fasziniert.

Ju Li, ein Professor in Abteilungen MITS der Materialwissenschaft und der Technik und der Kernwissenschaft und der Technik, hält eine Scannentunnelbau-Mikroskopiehalterung verwendet in der nanofactory in-situTransmissions-Elektronenmikroskopie an. (Foto: M. Scott Brauer)

Aber im Ende, fand er eine Methode, das theoretische mit dem praktischen zu kombinieren: studieren, wie Atome und Elektronen auf eine Art sich benehmen und zusammenwirken, die ihm erlaubt, neue Materialien von der Atomstufe ein zu konstruieren oben.

Li, das eine gemeinsame Verabredung als Professor in Abteilungen MITS der Materialwissenschaft und der Technik (DMSE) und Kernwissenschaft und Technik (NSE) anhält, ist oben in einem Forschungsgebiet, das umwandeln könnte, die Methode, die fertiggeworden Energie erzeugt wird, gespeichert und - in alles von den Batterien verwendet, die zu den enormen Kerntriebwerkanlagen kleiner als Mitochondrien sind.

In seine Collegejahre an der Hochschule Für Wissenschaft Und Technik von China, wurde Li an der Elektrotechnik sehr interessiert und Informatik, erklärt er. Das führte ihn zu einem Anflug, der Computersimulationen von Materialien auf den elektronischen und Atomniveaus verwendet, um das Potenzial für neue Methoden der Anwendung dieser Materialien zu verstehen - Techniken, die durch genaue Laborexperimente dann bestätigt werden und entwickelt werden können.

„Ich fand, dass Ich meine Kenntnisse von Physik verwenden könnte und mit Computern“ arbeite, um das Verhalten von Materialien zu formen. „Ich glaubte, dass es ein sehr guter Sitz war,“ sagt er.

Nachdem er seinen Doktor in der Kerntechnik von MIT im Jahre 2000 erworben hatte, verbrachte er zwei Jahre als postdoc hier, Funktion mit Sidney Yip, jetzt Professor im Ruhestand, der auch eine gemeinsame Verabredung in NSE und in DMSE anhält. Während dieser Zeit Li arbeitete auch mit MIT-Forschern Subra Suresh, das jetzt Direktor der National Science Foundation ist, und Krystyn Van Vliet, ein außerordentlicher Professor in DMSE.

Er verließ MIT im Jahre 2002, um eine Assistenzprofessorstellung in der Materialwissenschaft und Technik an der Staat Ohio-Universität zu nehmen und zog auf die Universität von Pennsylvanien im Jahre 2007 als außerordentlicher Professor der Materialwissenschaft um. Er kam zu MIT im Jahre 2011 als der Battelle-Energie-Alliance-Professor der KernWissenschaft und der Technik und als Professor in DMSE zurück. Seine Frau, ein biologischer Ingenieur, ist aktuell ein postdoc an MIT; das Paar hat eine 12-jährige Tochter und einen 5-jährigen Sohn.

Li wird miteinbezogen, wenn man das dynamische Verhalten der kleinsten Zellen beobachtet und simuliert und Auslegung nanoscale Kabeln hilft - gerade zehn von nm dick - die als Anoden und Kathoden auftreten konnten, die zwei aktiven Pole einer Batterie, aber auf einer Schuppe, die weit kleiner als jedermann ist, vorher produziert hat. Mit etwas weiterer Arbeit, zum diese in eine Arbeitseinheit zu integrieren, sagt er, könnte dieser ein erster Schritt in Richtung zu einer aus dem wirklichem Leben Version einer Anlage sein, die den erstaunlichen Fähigkeiten sich nähern könnte, die im Sciencefictionsfilm 1966 „Fantastische Reise gezeigt wurden,“ stellte welches ein miniaturisiertes Unterseeboot dar, das durch den Blutstrom einer Person steuern könnte, um ein Blutgerinnsel zu löschen.

„Mit unseren Mitarbeitern, haben wir die kleinste Batterie in der Welt hergestellt,“ sagt Li. Obwohl es nicht noch völlig - sein der Gruppe Bedarf noch, Wege des Verpackens dieser Elektroden in eine komplette, Funktionseinheit zu finden - der miniaturisierten Batterie könnte eine Stromquelle für mikro- und nanodevice Mobilität eines Tages zur Verfügung stellen entwickelt wird, sagt Li.

Hoch entwickelte in-situTransmissions-Elektronenmikroskopie Nutzend (TEM), hat er auch einige neue Phänomene entdeckt, die an diesen kleinen Schuppen stattfinden und die eines Tages vorgespannt werden konnten. „Das Sehen ist Glauben,“ sagt Li von der in-situ-TEM-Bestätigung. „Sie liefert einen sehr guten Check unserer neuen Methoden der Formung.“

Die Meiste Analyse dieser Dynamik an der Atomschuppe, sagt Li, ist auch begrenzt, um ihre erheblichen Auswirkungen wirklich zu finden, wegen der erschreckenden Menge von Rechenleistung benötigt, um langfristige Simulationen durchzuführen.

Indem er eine beschleunigte Simulationstechnik anwendete, war Li, diese neuen Baumuster zu verwenden, um von den Zeiträumen einiger Nanosekunden bis bis den Jahrhunderten oder zu den Jahrtausenden zu extrapolieren - die Zeit, die, die Stabilität von den Behältnissen auszuwerten verwendet werden, um den Abfall von den Kernreaktorkernen erforderlich ist, die zu speichern können, bleiben für viele Jahrtausende gefährlich radioaktiv.

Jetzt sagt Li, wird etwas von seinem neuen Werk gerichtet auf, wie große elastische Spannung die Eigenschaften von Materialien beeinflußt. Zum Beispiel haben Intel und andere Firmen gefunden, dass, wenn Silikon ausgedehnt wird, damit sein Gitter durch ungefähr 1 Prozent erweitert, die Fähigkeit von Elektronen, sich innerhalb des Materials zu bewegen um ungefähr 50 Prozent zunimmt; diese Technik wird bereits an einer großen Auswahl von elektronischen Chips angewendet.

Indem er unten zu nanoscale Manipulationen der großen elastischen Spannung, sagt Li, er denkt geht, dass es möglich ist, die neuen und unvorhergesehenen Eigenschaften von Materialien zu entdecken. Vor Er dass denkt, die Auswirkung auf zukünftige Technik mit der Erfindung der Legierung der Metalle durch unsere Vorfahren vergleichbar sein könnte, die im Bronzezeitalter mehr als fünf Jahrtausenden hineinführten.

„Ich glaube, dass dieses möglicherweise schließlich eine Auswirkung auf die menschliche Chemikalienlegierung der Zivilisation soviel wie hat gehabt hat,“ sagt Li. „Nanomaterials haben im Allgemeinen viel größere Toleranz für elastische Spannung. Indem wir Materialien im sechs-dimensionalplatz der elastischen Spannung erforschen, versuchen wir, eine neue Bedeutung zu Feynmans Anweisung zuzuteilen, dass es gibt viel des Raumes an der Unterseite.“

Quelle: http://web.mit.edu

Last Update: 11. October 2012 07:41

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