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

There is 1 related live offer.

5% Off SEM, TEM, FIB or Dual Beam

MIT Professor Designs Nanomaterials voor de Toepassingen van de Energie

Published on October 11, 2012 at 6:44 AM

Het Groeien in China als zoon van twee ingenieurs, Li Ju zegt hij aanvankelijk meer geinteresseerd was in zuivere wetenschap dan in hands-on techniek. „Ik was vrij gefascineerd door theoretische fysica toen Ik een jong geitje was,“ hij herinner aan.

Li van Ju, een professor in de Ministeries van MIT van materialenwetenschap en techniek en kernwetenschap en techniek, houdt een houder van de aftasten een tunnel gravende microscopie die in nanofactory transmissieelektronenmicroscopie in situ wordt gebruikt. (Foto: M. Scott Brauer)

Maar uiteindelijk, vond hij een manier om theoretisch met praktisch te combineren: bestuderend hoe de atomen en de elektronen zich op een bepaalde manier gedragen en op elkaar inwerken dat hem toestaat om nieuwe materialen van het atoomniveau op omhoog te ontwerpen.

Li, die een gezamenlijke benoeming als professor in de Ministeries van MIT van materialenwetenschap en techniek (DMSE) en kernwetenschap en techniek (NSE) houdt heeft, omhoog op een gebied van onderzoek gebeëindigd dat de manier kon omzetten de energie wordt geproduceerd, opgeslagen en - in alles van batterijen kleiner dan mitochondria aan reusachtige kernkrachtcentrales gebruikt.

In zijn universiteitsjaren bij de Universiteit van Wetenschap en Technologie van China, werd Li zeer geinteresseerd in elektrotechniek en computerwetenschap, verklaart hij. Dat leidde hem tot een benadering die computersimulaties van materialen op de elektronische en atoomniveaus gebruikt om het potentieel voor nieuwe manieren te begrijpen om deze materialen te gebruiken - technieken die dan kunnen door nauwkeurige laboratoriumexperimenten worden bevestigd en worden ontwikkeld.

Het Werken over een brede waaier van schalen is een centrale eigenschap van het onderzoek geweest van Li sinds hij bij MIT als doctorale student aankwam. „Ik vond Ik van mijn kennis van fysica, en het werk met computers“ kon gebruik maken om het gedrag van materialen te modelleren. „Ik vond het een zeer goede pasvorm was,“ hij zegt.

Na het verdienen van zijn Doctoraat in kerntechniek van MIT in 2000, bracht hij twee jaar hier als postdoc door die, met Sidney Yip, nu emeritus professor werken, die ook een gezamenlijke benoeming in NSE en DMSE houdt. Tijdens die tijd werkte Li ook met MIT onderzoekers Subra Suresh, die nu directeur van de Nationale Stichting van de Wetenschap, en Krystyn Van Vliet, een verwante professor in DMSE is.

Hij verliet MIT in 2002 om een hulpprofessorsstandpunt in materialenwetenschap en techniek bij de Universiteit van de Staat in te nemen van Ohio, die tot de Universiteit van Pennsylvania in 2007 als verwante professor van materialenwetenschap leiden. Hij keerde aan MIT in 2011 terug als Professor van Alliance van de Energie Battelle van KernWetenschap en Techniek en als professor in DMSE. Zijn vrouw, een biologische ingenieur, bedraagt momenteel een postdoc MIT; het paar heeft een 12 éénjarigendochter en een 5 éénjarigenzoon.

Li is betrokken bij het waarnemen van en het simuleren van het dynamische gedrag van de kleinste structuren, die ontwerp nanoscale draden helpen - enkel tientallen nanometers dik - die als anoden en kathoden, de twee actieve polen van een batterij, maar op schaal veel konden dienst doen kleiner dan iedereen voordien heeft geproduceerd. Met wat verder werk om deze in een werkend apparaat te integreren, zegt hij, zou dit een eerste stap kunnen zijn naar een echte versie van een systeem dat de verbazende mogelijkheden kon naderen die in de film „Fantastische Reis worden getoond van 1966 sc.i-FI,“ wat een verkleinde onderzeeër afschilderde die door de bloedsomloop van een persoon kon navigeren om een bloedstolsel te verwijderen.

„Met onze medewerkers, hebben wij de kleinste batterij in de wereld gemaakt,“ Li zegt. Hoewel het nog niet volledig wordt ontwikkeld - zijn groep moet nog manieren vinden om deze elektroden in volledig te verpakken, functionele eenheid - de verkleinde batterij kon someday een krachtbron voor micro verstrekken en de nanodevicemobiliteit, Li zegt.

Het Voordeel halen uit fijnde transmissieelektronenmicroscopie ver in situ (TEM), heeft hij ook verscheidene nieuwe fenomenen ontdekt die bij deze uiterst kleine schalen plaatsvinden en die someday konden worden uitgerust. „Het Zien gelooft,“ Li zegt van de bevestiging TEM in situ. „Het verstrekt een zeer goede controle van onze nieuwe methodes om te modelleren.“

De Meeste analyse van deze dynamica bij de atoomschaal, Li zegt, is ook beperkt om hun werkelijk significante gevolgen, wegens de ontmoedigende hoeveelheid computermacht te vinden nodig om simulaties op lange termijn uit te voeren. „Wat voor materialen in tijd belangrijk zijn zijn zeldzame gebeurtenissen, waar de banden breken en een dislocatie of een barst kan evolueren,“ hij zegt. Li en zijn collega's hebben manieren rond dit door algoritmen gevonden te ontwikkelen die termijnbeperkingen kunnen overwinnen en dergelijke „zeldzame“ gebeurtenissen voorspellen die microstructuurevolutie drijven.

Door een versnelde simulatietechniek toe te passen, kon Li deze nieuwe modellen gebruiken van termijnen van een paar nanoseconden tot eeuwen of millennia te extrapoleren - de tijd moest de stabiliteit van containers evalueren die worden gebruikt om het afval van kernreactorkernen op te slaan, die gevaarlijk radioactief voor vele duizenden jaren kunnen blijven.

Nu, zegt Li, wordt sommige van zijn nieuw werk geconcentreerd op hoe de grote elastische spanning de eigenschappen van materialen beïnvloedt. Bijvoorbeeld, hebben Intel en andere bedrijven dat geconstateerd wanneer het silicium zich zodat zijn rooster door ongeveer 1 percent uitbreidt wordt uitgerekt, de capaciteit van elektronen zich binnen de materiële verhogingen te bewegen door ongeveer 50 percenten; deze techniek wordt reeds toegepast op een brede waaier van elektronische spaanders. Li denkt dit de enkel oppervlakte krast van wat een enorme serie van toepassingen kon worden die op elastische spanningstechniek worden gebaseerd.

Door naar nanoscalemanipulaties van grote elastische spanning te dalen, zegt Li, denkt hij het mogelijk zal zijn om nieuwe en niet voorziene eigenschappen van materialen te ontdekken. Hij denkt het effect op toekomstige techniek met de uitvinding vergelijkbaar zou kunnen zijn van het legeren van metalen door onze voorvaderen, die de Bronstijd meer dan vijf millennia geleden inluidden. De Nieuwe technologieën voor het maken van nanomaterials die grote spanning zonder ontspanning kunnen weerstaan, en voor het toepassen van en het meten van elastische spanning en het begrip van zijn gevolgen voor fysieke en chemische eigenschappen, bieden revolutionaire nieuwe mogelijkheden voor gebouwde materialen, zegt hij.

„Ik geloof dit een invloed op menselijke beschaving kan uiteindelijk hebben zo veel aangezien het chemische legeren heeft gehad,“ Li zegt. „Nanomaterials heeft over het algemeen veel grotere tolerantie voor elastische spanning. Door materialen in de zes-dimensionale elastische spanningsruimte te onderzoeken, proberen wij om een nieuwe betekenis aan de verklaring van Feynman te verlenen dat er overvloed van ruimte bij de bodem.“ is

Bron: http://web.mit.edu

Last Update: 11. October 2012 07:40

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