Atomová formace bez uhlíkové planety. „Významně zachránit zemi“

Autor:

Základní úroveň manipulace s materiálem, S:Ju Li objevuje nové vlastnosti pro využití energie.

Po většinu své kariéry Ju Yu Li prosperoval v teoretických aspektech své práce a zkoumal, jak by manipulace a reorganizace materiálů v atomovém měřítku mohla přinést překvapivě užitečné nové vlastnosti makroznaček. Tento výzkum, který zahájil v roce 1994 jako postgraduální student MIT, probíhal „mezi známým a neznámým“, říká Lee PhD ’00, profesor jaderného inženýrství (NSE) v Battelle Energy Alliance.: Náuka o materiálech և Inženýrství. „Existovala jakási nejistota ohledně výzkumu, který byl pro mě velmi lákavý, téměř návykový.“

„Práce na modelování pozic atomů,“ stejně jako Newton sledoval trajektorie planet, “říká, byla hluboká hra. „Věda byla fascinující, hodně jsem si užil simulace elektronů a atomů,“ říká.

Ale od návratu na MIT v roce 2011 jako člen fakulty začal Lee zpochybňovat jeho záměry. „Když člověk vyroste, nestačí jen dělat teorii a mluvit o vědě,“ říká. „Od konce 90. let jsem věděl, že změna klimatu je problém, uvědomil jsem si, že mohu udělat hodně, musel jsem to udělat, abych osobně přispěl.“

Lee si uvědomil, že modelování jeho mikrostrukturovaných materiálů poskytuje udržitelnou platformu pro studium energetických řešení po celá léta, aby pomohla řešit změnu klimatu. Ve své laboratoři zahájil experimentální program a říká: „Více jsem se zaměřil na strojírenství.“

Výsledek. Zdroj pokroku v oblasti jaderné energie, baterií, materiálů pro přeměnu energie, potenciál dlouhodobých účinků na planetární uhlovodíky. Šířka jeho práce, která byla uvedena ve stovkách článků v časopisech. Jen v roce 2020 bylo 45 uznáno jako Lee, včetně zvolení do Společnosti pro výzkum materiálů, Americké fyzické společnosti a do Americké asociace v listopadu loňského roku. pro rozvoj vědy.

Ale to, co řídí celou tuto produktivitu, je „cítit tlak času“, říká Lee, který se pustil do ambiciózní kampaně „v zásadě zachránit Zemi“.

Ju Yu Li

„Cítíme tlak sezóny Fe,“ řekli Ju a Lee, kteří zahájili ambiciózní kampaň za „skutečnou záchranu Země“, čímž zvýšili její obrovskou produktivitu. Uznání: Gretchen Ertl

Studium A + B

Jako způsob, jak navázat na své rostoucí portfolio energetického výzkumu a vytvořit model pro větší výzkumnou komunitu, Lee přijal dvoustranný přístup A + B.

„A je pro akci, což znamená rychle se rozšiřující osvědčené technologie, jako je skladování energie z jaderné energie և baterie, které, jak víme, mohou fungovat v terawatské stupnici potřebné ke snížení CO.2: „Emise byly ostré od přelomu století,“ řekl Lee. „„ B “je pro dětské technologie, jako jsou pokročilé štěpné և fúzní reaktory, և kvantový výpočet„Nové technologie, které dnes musíme vyvinout, aby byly připraveny za 20 až 30 let.“

Země je v plamenech, říká Lee, a je možné, že veškerá síla rozšiřujících se technologií bude zapálena právě teď. „Požár jste uhasili do roku 2050, zpomalte sklon CO2: „Zvýšení teploty a následné uvedení čistších a pokročilejších energetických systémů,“ řekl.

Aby zdůraznil svůj závazek k tomuto přístupu, Lee v loňském roce zahájil Symposium aplikované energie. MIT A + B, představující nejslibnější materiály a technologie pro okamžité budoucí energetické dopady.

Leeův vlastní výzkum A + B je založen na jeho hlubokých zkušenostech v teorii materiálů, modelování a mikrostrukturních vědách. Již více než deset let studuje inovativní aplikace v oblasti pevnosti v tahu, techniky, které na atomovou strukturu podobnou atomu kladou obrovské mechanické napětí v tahu a vytvářejí nové optické, elektrické, tepelné, katalytické a další vlastnosti. Tento přístup se poprvé objevil v 90. letech, kdy vědci napjali mřížku křemíkových krystalů o 1% rychleji, což umožnilo elektronům rychleji procházet materiálem, což vytvořilo základ pro lepší lasery a tranzistory.

Skupina Li prolomí hranice dřívějšího elastického napětí a uvolní větší potenciál pro materiál. Mezi dalšími úspěchy může jeho tým vylepšit křemík z 10 procent na více než 7 procent diamantu, což připravuje cestu pro mnohem rychlejší polovodiče. Vyvinuli lepší katalyzátory pro přeměnu vodíkových palivových článků na energii potřebnou k přeměně elektřiny, větru a jaderné energie na skladované chemické palivo. Leeův tým také předvedl vysokonapěťové supravodiče. „Tyto vysokonapěťové kovové vysílače mohou významně zlepšit supravodivé magnety i efektivní přenos energie na velké vzdálenosti,“ říká.

Nanocircuitry և dále

V další aplikaci stresového inženýrství byli Leeovi kolegové schopni extrahovat mikronové, rovnoměrně tvarované struktury z průmyslového diamantového materiálu instalací rukojetí z mikrovlákna ovládaných mikroelektromechanickými systémy. Tyto struktury, které Li nazývá mikrokontroléry, mají jedinečné elektrické vlastnosti և lze hromadně reprodukovat. „Můžeme dát benzín těchto mikrosystémů na vafle. Každý z těchto mostů pojme tisíce tranzistorů,“ říká Lee. „Doufáme, že mohou být užitečné pro solární fotovoltaiku v energetické elektronice.“

Tato práce na nanocirkulaci je součástí Leeho širšího výpočetního úsilí, které zahrnuje řadu inženýrských technik. Například jeho laboratoř se naučila, jak s vysokou přesností manipulovat s jednotlivými atomy pomocí vysoce koncentrovaných elektronových paprsků. „Můžeme rozdrtit – vystřelit míč atom„Jako fotbalový míč, který řídí jeho směr a energii,“ říká Lee. Je to studie, o které doufá, že bude řídit kvantové zpracování informací pokrokem v mnoha inženýrských oborech, včetně technologií A + B.

Kromě této pokročilé výpočetní práce Li podporuje energeticky náročné aplikace, které pomáhají při transmisní elektronové mikroskopii na místě, strojovém učení a modelování elektronické struktury. Jeden aktuální projekt. Bezpečné odlévání baterií ve vysoce pevném stavu, nanostruktury ve tvaru buněk, které jsou stabilní při kontaktu s vysoce korozivním lithiovým kovem.

V oblasti jaderné energie vyvíjí Li pevné uhlíkové nanomobilní և nanovlákny vyztužené kovové nanokompozity, které přežijí vysokodávkové záření և vysokoteplotní 3D tisk žáruvzdorných slitin; պատրաստված Materiály vyrobené z keramicko-zirkoniového krystalu, které mohou sloužit jako tepelná izolace a zahřívají až 1400 stupňů Celsia„Je také v procesu odstraňování radioaktivních plynů a kapalin za účelem čištění vyhořelého jaderného paliva a snaží se„ úplně uzavřít jaderný palivový cyklus, “řekl Lee.

Aby Lee naplnil tento příval výzkumu, vede ve spolupráci s profesorem NSE Bilge Yildizem Středisko pro nízkouhlíkovou energetickou iniciativu MIT Energy Initiative pro extrémní ekologickou energii.

Teorie zařízení

Syn dvou inženýrů, kteří stavěli jaderné elektrárny v Číně, Lee měl vždy dobrý pocit z jaderné energie a dalších sofistikovaných energetických technologií. Ale miloval počítačové programování, teoretickou fyziku a nikdy se neviděl jako inženýr.

Bylo to jeho mentorem MIT, profesorem Sydney Yipem, který se zabýval oblastí vědy o materiálech, jaderné vědy, že Lee nejprve zkoumal téměř neomezený potenciál práce s materiály. „Úplně mě to formovalo jako vědce,“ říká. „Zjistil jsem, jak nevědomý jsem, jak interdisciplinární výzkum může být.“

„Po devíti letech, než se učil na MIT na jiných univerzitách, měl Lee nástroje, nové odhodlání, začít„ hledat stále konkrétnější řešení změny klimatu “,“ řekl. „Nyní rád dělám vše od počítačového modelování až po skutečná zařízení.“

Se třemi dětmi je Lee stále více posedlý naléhavostí své mise. „Chtěl bych vidět, jak lidé některé z mých objevů, vynálezů, skutečně využívají,“ říká. „Mým snem je vidět sebe bez uhlíku, zlepšit život po celém světě.“

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naneste na krém Deep Heat

Podle Experimentální biologie 6. května 2021 Studie odhalila zvýšení aerobního výkonu u sportovců, kteří používali krém s hlubokým teplem bez lékařského předpisu. Hluboké tepelné krémy, které sportovci...

Skladování obnovitelné energie v kamenech místo lithiových baterií

V případě přebytku elektřiny z větru nebo slunce se energetická rezerva nabije. To se děje prostřednictvím systému kompresorů a turbín, které čerpají tepelnou...

Byly vyvinuty ploché nudle, které se při vaření transformují do tvaru

CMU Lab vede vývoj nudlí, které se při vaření transformují do tvaru. Fotografický kredit: Carnegie Mellon University Ploché nudle zajišťují udržitelnější balení, přepravu a...

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Newsletter

Subscribe to stay updated.