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Professor Projecto Nanomaterials do MIT para Aplicações da Energia

Published on October 11, 2012 at 6:44 AM

Crescendo acima em China como o filho de dois coordenadores, Ju Li diz que estêve interessado inicialmente mais na ciência pura do que na engenharia a trabalhar. “Eu fui fascinado consideravelmente pela física teórica quando Eu era um cabrito,” ele recordo.

Ju Li, um professor nos departamentos do MIT da ciência de materiais e a engenharia e ciência e engenharia nucleares, mantem um suporte da microscopia da escavação de um túnel da exploração usado na microscopia de elétron de transmissão in situ nanofactory. (Foto: M. Scott Brauer)

Mas na extremidade, encontrou uma maneira de combinar o teórico com o prático: estudando como os átomos e os elétrons se comportam e se interagem em uma maneira que permita que projecte materiais novos do nível atômico sobre acima.

Li, que guardara uma nomeação comum como um professor nos departamentos do MIT da ciência de materiais e a engenharia (DMSE) e a ciência e a engenharia nucleares (NSE), terminou acima no campo da pesquisa que poderia transformar a maneira que a energia é gerada, armazenado e usado - em tudo das baterias mais minúsculas do que as mitocôndria aos centrais energética nucleares enormes.

Em seus anos da faculdade na Universidade da Ciência e da Tecnologia de China, Li tornou-se muito interessado na engenharia elétrica e informática, explica. Isso conduziu-o a uma aproximação que usasse simulações computorizadas dos materiais a níveis eletrônicos e atômicos para compreender o potencial para maneiras novas de usar estes materiais - as técnicas que podem então ser confirmadas e desenvolvido com as experiências precisas do laboratório.

Trabalhar através de uma vasta gama de escalas foi uma característica central da pesquisa de Li depois que chegou no MIT como um estudante doutoral. “Eu encontrei que Eu poderia usar meu conhecimento da física, e trabalho com computadores” para modelar o comportamento dos materiais. “Eu senti que era um ajuste muito bom,” diz.

Após ter ganhado seu PhD na engenharia nuclear do MIT em 2000, passou dois anos como um postdoc aqui, funcionamento com Sidney Yip, agora o professor emérito, que igualmente guardara uma nomeação comum em NSE e em DMSE. Durante esse tempo Li igualmente trabalhou com pesquisadores Subra Suresh do MIT, que é agora director do National Science Foundation, e Krystyn Van Vliet, um professor adjunto em DMSE.

Saiu do MIT em 2002 para tomar uma posição do professor adjunto na ciência de materiais e a engenharia na Universidade Estadual do Ohio, transportando-se à Universidade da Pensilvânia em 2007 como um professor adjunto da ciência de materiais. Retornou ao MIT em 2011 como o Professor de Alliance da Energia de Battelle da Ciência e da Engenharia Nucleares e como um professor em DMSE. Sua esposa, um coordenador biológico, é actualmente um postdoc no MIT; o par tem uma filha dos anos de idade 12 e um filho dos anos de idade 5.

Li é envolvido em observar e em simular o comportamento dinâmico das estruturas as mais minúsculas, ajudando fios do nanoscale do projecto - apenas dez dos nanômetros densamente - que poderia actuar como os ânodos e os cátodos, os dois pólos activos de uma bateria, mas em uma escala distante menor do que qualquer um têm produzido antes. Com algum trabalho mais adicional para integrar estes em um dispositivo de trabalho, diz, esta poderia ser uma primeira etapa para uma versão da real-vida de um sistema que poderia aproximar as capacidades surpreendentes mostradas no filme 1966 da ficção científica “Viagem Fantástica,” qual descreveu um submarino miniaturizado que poderia navegar através da circulação sanguínea de uma pessoa a fim remover um coágulo de sangue.

“Com nossos colaboradores, nós fizemos a bateria a menor no mundo,” Li diz. Embora não é ainda plenamente desenvolvido - suas do grupo necessidades ainda de encontrar maneiras de empacotar estes eléctrodos em uma unidade completa, funcional - a bateria miniaturizada poderia um dia fornecer uma fonte de energia para mobilidade a micro e do nanodevice, Li diz.

Aproveitando-se de microscopia de elétron de transmissão in situ sofisticada (TEM), igualmente descobriu diversos fenômenos novos que ocorrem nestas escalas minúsculas e que poderiam um dia ser aproveitados. “Ver é acreditar,” Li diz da validação in situ de TEM. “Fornece uma verificação muito boa de nossos métodos novos da modelagem.”

A Maioria de análise desta dinâmica na escala atômica, Li diz, é limitada demasiado para encontrar seus efeitos realmente significativos, devido à quantidade desanimada de potência computacional necessário realizar simulações a longo prazo. “O Que são importantes para materiais são ao longo do tempo os eventos raros, aonde as ligações quebram e uma deslocação ou uma rachadura podem evoluir,” diz. Li e seus colegas encontraram maneiras em torno desta desenvolvendo os algoritmos que podem superar limitações do calendário e prevêem tais eventos “raros” que conduzem a evolução da microestrutura.

Aplicando uma técnica acelerada da simulação, Li podia usar estes modelos novos para extrapolar dos calendários de alguns nanossegundos até séculos ou milênio - o tempo necessário para avaliar a estabilidade dos recipientes usados para armazenar o desperdício dos núcleos de reactor nuclear, que podem permanece perigosamente radioactivo para muitos milhares de anos.

, Li diz, alguma de sua nova obra é focalizada Agora em como a grande tensão elástica afecta as propriedades dos materiais. Por exemplo, Intel e outras empresas encontraram que quando o silicone é esticado de modo que sua estrutura expandisse por aproximadamente 1 por cento, a capacidade dos elétrons para se mover dentro do material aumenta por aproximadamente 50 por cento; esta técnica está sendo aplicada já a uma vasta gama de microplaquetas eletrônicas. Li pensa que este apenas está riscando a superfície do que poderia se transformar uma disposição vasta de aplicações baseadas na engenharia da tensão elástica.

Indo para baixo às manipulações do nanoscale da grande tensão elástica, Li diz, pensa que será possível descobrir propriedades novas e não-antecipados dos materiais. Pensa que o impacto na engenharia futura poderia ser comparável à invenção da liga dos metais por nossos antepassados, que ushered na Idade do Bronze mais de cinco milênio há. As Novas tecnologias para fazer os nanomaterials que podem suportar o grande esforço sem abrandamento, e para a tensão elástica de aplicação e de medição e compreender seus efeitos em propriedades físicas e químicas, estão abrindo possibilidades novas revolucionárias para materiais projetados, diz.

“Eu acredito que este pode eventualmente ter um impacto na civilização humana tanto quanto a liga do produto químico teve,” Li diz. Os “Nanomaterials têm geralmente a tolerância muito maior para a tensão elástica. Explorando materiais no espaço seis-dimensional da tensão elástica, nós tentamos dar um significado novo à indicação de Feynman que há uma abundância da sala na parte inferior.”

Source: http://web.mit.edu

Last Update: 11. October 2012 07:43

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