加拿大滑鐵盧大學的科學家日前宣稱在鋰硫(Li-S)電池技術(shù)上取得了一項重大突破。借助一種超薄納米材料，他們開發(fā)出一種更加經(jīng)久耐用的硫陰極。該技術(shù)有望制造出重量更輕、性能更好、價格更便宜的電動汽車電池。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《自然·通訊》雜志上。
由滑鐵盧大學化學教授琳達·納扎爾和她的研究小組發(fā)現(xiàn)的這種新材料能夠保持硫陰極的穩(wěn)定性，克服了目前制造鋰硫電池所面臨的主要障礙。在理論上，同樣重量的鋰硫電池不但能夠為電動汽車提供三倍于目前普通鋰離子電池的續(xù)航時間，還會比鋰離子電池更便宜。納扎爾教授同樣是加拿大固態(tài)能源材料研究中心主任，她說，這是一項重大的進步，讓高性能的鋰硫電池近在眼前。
納扎爾說：“在開發(fā)出新的材料之前，你必須專注于這一現(xiàn)象，找到它們的運行機理。”研究人員發(fā)現(xiàn)，超薄二氧化錳納米片表面的化學活性能夠較好地固定硫陰極，并最終制成了一個可循環(huán)充電超過2000個周期的高性能陰極材料。
實現(xiàn)真實立體彩色顯示
日前，南京工業(yè)大學、南京郵電大學和新加坡國立大學一組研究員在國際頂級期刊《自然·納米技術(shù)》上撰文，他們設計并制備出一種透明納米材料，可在不同紅外激光脈沖的激發(fā)下，發(fā)出顏色連續(xù)可調(diào)的全色域可見光，表現(xiàn)出發(fā)光顏色的刺激響應性。專家認為，這種新型納米材料拉開了三維真實立體顯示的序幕。
傳統(tǒng)的發(fā)光材料受限于固定波段、單一顏色發(fā)光，對加工工藝以及器件穩(wěn)定性有很高的要求，限制了顯示器分辨率的進一步提高。而此次合作開發(fā)的透明無機納米材料可以“全色”發(fā)光，不需要獨立的紅、綠、藍三基色，每個納米顆粒就是一個像素點，直接把分辨率提高到納米級。更為重要的是，將這些在可見光條件下透明的納米顆粒均勻分散在三維空間中，通過肉眼不可見激光的激發(fā)和調(diào)制，納米顆粒可以發(fā)出多種不同顏色的可見光，從而實現(xiàn)真正意義上的真實立體彩色顯示。
“通過理論模擬表明，這是一類新型發(fā)光材料。”該研究負責人、中國科學院院士、南京工業(yè)大學校長黃維說，透明無機納米材料，突破了傳統(tǒng)顯示方法，在空間三個維度都達到納米級的極限分辨率，為立體顯示技術(shù)提供了一條革命性的思路和途徑，有著廣闊的應用前景。該新型納米材料在生物檢測和防偽，特別是貨幣和文件防偽等方面，同樣具有良好的應用前景，將對人們的日常工作和生活產(chǎn)生深遠的影響。
“看我七十二變”
強關(guān)聯(lián)材料的性質(zhì)比半導體材料更復雜豐富，不同于半導體材料內(nèi)部電子可以被認為是獨立運動，相互不產(chǎn)生影響，強關(guān)聯(lián)材料內(nèi)部電子之間存在很強的相互作用。這種電子或者電子與聲子之間的強相互作用，導致了許多新奇的物理現(xiàn)象，如超導、金屬－絕緣體轉(zhuǎn)變、量子相變等等。強關(guān)聯(lián)電子體系一直是材料學、物理學等領(lǐng)域的一個研究熱點和難點。直到現(xiàn)在，各學科仍在該體系進行合作研究，以了解強關(guān)聯(lián)電子材料復雜的物理現(xiàn)象及其背后的物理機制。
復旦大學張遠波課題組和中科大陳仙輝等其它課題組另辟蹊徑，開展對強關(guān)聯(lián)二維材料1T—TaS2的研究。課題組發(fā)現(xiàn)1T—TaS2二維材料中的電荷密度波可以通過改變樣品的維度來進行調(diào)控。張遠波課題組還發(fā)展了一個全新的電荷調(diào)控的實驗方法：通過門電壓對層狀樣品進行可控的鋰插層，可以把樣品電子濃度調(diào)控到前所未有的水平。
這個新方法，課題組觀測到1T—TaS2二維材料中的電荷密度波以及超導相對電子濃度極其敏感，從而首次得到了1T—TaS2的完整相圖。這項實驗大大加深了當前對1T—TaS2中電荷密度波和超導相的理解和調(diào)控能力。
“我們的調(diào)控辦法類似于電池的充放電過程。當充上電，材料的物性就會改變；不同程度的電量，材料的物性都不一樣。通過調(diào)整‘電量’，可以讓材料變得更導電或者更絕緣、有超導功能或者沒有超導功能，實現(xiàn)材料的‘七十二變’。”張遠波介紹。
納米技術(shù)在世界各國尚處于萌芽階段，美、日、德等少數(shù)國家，雖然已經(jīng)初具基礎(chǔ)，但是尚在研究之中，新理論和技術(shù)的出現(xiàn)仍然方興未艾。我國已努力趕上先進國家水平，研究隊伍也在日漸壯大。
由滑鐵盧大學化學教授琳達·納扎爾和她的研究小組發(fā)現(xiàn)的這種新材料能夠保持硫陰極的穩(wěn)定性，克服了目前制造鋰硫電池所面臨的主要障礙。在理論上，同樣重量的鋰硫電池不但能夠為電動汽車提供三倍于目前普通鋰離子電池的續(xù)航時間，還會比鋰離子電池更便宜。納扎爾教授同樣是加拿大固態(tài)能源材料研究中心主任，她說，這是一項重大的進步，讓高性能的鋰硫電池近在眼前。
納扎爾說：“在開發(fā)出新的材料之前，你必須專注于這一現(xiàn)象，找到它們的運行機理。”研究人員發(fā)現(xiàn)，超薄二氧化錳納米片表面的化學活性能夠較好地固定硫陰極，并最終制成了一個可循環(huán)充電超過2000個周期的高性能陰極材料。
實現(xiàn)真實立體彩色顯示
日前，南京工業(yè)大學、南京郵電大學和新加坡國立大學一組研究員在國際頂級期刊《自然·納米技術(shù)》上撰文，他們設計并制備出一種透明納米材料，可在不同紅外激光脈沖的激發(fā)下，發(fā)出顏色連續(xù)可調(diào)的全色域可見光，表現(xiàn)出發(fā)光顏色的刺激響應性。專家認為，這種新型納米材料拉開了三維真實立體顯示的序幕。
傳統(tǒng)的發(fā)光材料受限于固定波段、單一顏色發(fā)光，對加工工藝以及器件穩(wěn)定性有很高的要求，限制了顯示器分辨率的進一步提高。而此次合作開發(fā)的透明無機納米材料可以“全色”發(fā)光，不需要獨立的紅、綠、藍三基色，每個納米顆粒就是一個像素點，直接把分辨率提高到納米級。更為重要的是，將這些在可見光條件下透明的納米顆粒均勻分散在三維空間中，通過肉眼不可見激光的激發(fā)和調(diào)制，納米顆粒可以發(fā)出多種不同顏色的可見光，從而實現(xiàn)真正意義上的真實立體彩色顯示。
“通過理論模擬表明，這是一類新型發(fā)光材料。”該研究負責人、中國科學院院士、南京工業(yè)大學校長黃維說，透明無機納米材料，突破了傳統(tǒng)顯示方法，在空間三個維度都達到納米級的極限分辨率，為立體顯示技術(shù)提供了一條革命性的思路和途徑，有著廣闊的應用前景。該新型納米材料在生物檢測和防偽，特別是貨幣和文件防偽等方面，同樣具有良好的應用前景，將對人們的日常工作和生活產(chǎn)生深遠的影響。
“看我七十二變”
強關(guān)聯(lián)材料的性質(zhì)比半導體材料更復雜豐富，不同于半導體材料內(nèi)部電子可以被認為是獨立運動，相互不產(chǎn)生影響，強關(guān)聯(lián)材料內(nèi)部電子之間存在很強的相互作用。這種電子或者電子與聲子之間的強相互作用，導致了許多新奇的物理現(xiàn)象，如超導、金屬－絕緣體轉(zhuǎn)變、量子相變等等。強關(guān)聯(lián)電子體系一直是材料學、物理學等領(lǐng)域的一個研究熱點和難點。直到現(xiàn)在，各學科仍在該體系進行合作研究，以了解強關(guān)聯(lián)電子材料復雜的物理現(xiàn)象及其背后的物理機制。
復旦大學張遠波課題組和中科大陳仙輝等其它課題組另辟蹊徑，開展對強關(guān)聯(lián)二維材料1T—TaS2的研究。課題組發(fā)現(xiàn)1T—TaS2二維材料中的電荷密度波可以通過改變樣品的維度來進行調(diào)控。張遠波課題組還發(fā)展了一個全新的電荷調(diào)控的實驗方法：通過門電壓對層狀樣品進行可控的鋰插層，可以把樣品電子濃度調(diào)控到前所未有的水平。
這個新方法，課題組觀測到1T—TaS2二維材料中的電荷密度波以及超導相對電子濃度極其敏感，從而首次得到了1T—TaS2的完整相圖。這項實驗大大加深了當前對1T—TaS2中電荷密度波和超導相的理解和調(diào)控能力。
“我們的調(diào)控辦法類似于電池的充放電過程。當充上電，材料的物性就會改變；不同程度的電量，材料的物性都不一樣。通過調(diào)整‘電量’，可以讓材料變得更導電或者更絕緣、有超導功能或者沒有超導功能，實現(xiàn)材料的‘七十二變’。”張遠波介紹。
納米技術(shù)在世界各國尚處于萌芽階段，美、日、德等少數(shù)國家，雖然已經(jīng)初具基礎(chǔ)，但是尚在研究之中，新理論和技術(shù)的出現(xiàn)仍然方興未艾。我國已努力趕上先進國家水平，研究隊伍也在日漸壯大。
