551_707

Khi chúng ta tiến tới một xã hội tiết kiệm năng lượng hơn, nhu cầu về pin có công suất cao, hiệu quả chi phí lớn hơn bao giờ hết Magiê là một vật liệu đầy hứa hẹn cho pin trạng thái rắn như vậy do sự phong phú của nó, nhưng ứng dụng thực tế của nó bị giới hạn bởi độ dẫn kém của các ion magiê (MG^{2 & Plus;}) trong chất rắn ở nhiệt độ phòng Gần đây, các nhà nghiên cứu từ Nhật Bản đã phát triển một MG^{2 & Plus;}Nhạc trưởng có độ siêu dẫn thực tế là 10^-3S CM^-1, Vượt qua rào cản kéo dài hàng thập kỷ này

Sự phát triển của các thiết bị lưu trữ năng lượng hiệu quả cao có thể lưu trữ năng lượng tái tạo là rất quan trọng đối với một tương lai bền vững Trong thế giới ngày nay, ion lithium có thể sạc lại trạng thái rắn (li^{& Plus;}) Pin là trạng thái của nghệ thuật Nhưng lithium là một kim loại trái đất hiếm, và sự phụ thuộc của xã hội vào yếu tố có khả năng dẫn đến sự sụt giảm nhanh chóng về tài nguyên và tăng giá sau đó

ion magiê (mg^{2 & Plus;& Plus;}Lớp vỏ trái đất chứa nhiều magiê và mg^{2 & Plus;}Các thiết bị năng lượng dựa trên cơ sở được cho là có mật độ năng lượng cao, an toàn cao và chi phí thấp Nhưng ứng dụng rộng của mg^{2 & Plus;}bị giới hạn bởi độ dẫn kém của nó trong chất rắn ở nhiệt độ phòng Mg^{2 & Plus;}2109_2321

Rào cản này gần đây đã được khắc phục bởi một nhóm nghiên cứu từ Đại tỷ lệ kèo nhà cái Khoa tỷ lệ kèo nhà cái Tokyo (TUS) Trong nghiên cứu mới của họ được công bố trực tuyến vào ngày 4 tháng 5 năm 2022 và vào ngày 18 tháng 5 năm 2022 trong Tập 144 Số 19 củaTạp chí của Hiệp hội Hóa tỷ lệ kèo nhà cái Hoa Kỳ, lần đầu tiên họ báo cáo, một MG trạng thái rắn^{2 & Plus;}Dây dẫn có độ dẫn siêu phàm 10^-3S CM^-1(ngưỡng cho ứng dụng thực tế trong pin trạng thái rắn) Độ dẫn điện này cho mg^{2 & Plus;}Nhạc trưởng là báo cáo cao nhất cho đến nay Theo Phó giáo sư Junior Masaaki Sadakiyo của TUS, người đã lãnh đạo nghiên cứu,"Trong tác phẩm này, chúng tôi đã khám phá một lớp vật liệu gọi là khung kim loại-hữu cơ (MOF) MOF có cấu trúc tinh thể rất xốp, cung cấp không gian di chuyển hiệu quả của các ion^{2 & Plus;}"Nhóm nghiên cứu tiếp tục bao gồm ông Yuto Yoshida, cũng từ TUS, Giáo sư Teppei Yamada từ Đại tỷ lệ kèo nhà cái Tokyo, và Trợ lý Giáo sư Takashi Toyao và Giáo sư Ken-ichi Shimizu từ Đại tỷ lệ kèo nhà cái Hokkaido Bài báo được cung cấp trực tuyến vào ngày 4 tháng 5 năm 2022 và được xuất bản trong Tập 144 Số 19 của Tạp chí vào ngày 18 tháng 5 năm 2022

Nhóm đã sử dụng MOF được gọi là MIL-101 làm khung chính và sau đó đóng gói MG^{2 & Plus;}ion trong các nano của nó Trong chất điện phân dựa trên MOF kết quả, MG^{2 & Plus;}được đóng gói lỏng lẻo, do đó cho phép di chuyển của Divident MG^{2 & Plus;}ion Để tăng cường hơn nữa độ dẫn ion, nhóm nghiên cứu đã phơi bày chất điện phân với hơi acetonitril, được MOF hấp phụ làm phân tử khách

Nhóm sau đó đã đưa các mẫu đã chuẩn bị vào thử nghiệm trở kháng dòng điện thay thế (AC) để đo độ dẫn ion Họ thấy rằng MG^{2 & Plus;-3}S CM^-1Đây là độ dẫn điện được báo cáo cao nhất cho một chất rắn tinh thể có chứa mg^{2 & Plus;}.

Để hiểu cơ chế đằng sau độ dẫn cao này, các nhà nghiên cứu đã thực hiện các phép đo đẳng nhiệt và hấp phụ hồng ngoại trên chất điện phân Các xét nghiệm cho thấy các phân tử acetonitril được hấp phụ trong khung cho phép di chuyển hiệu quả của MG^{2 & Plus;}ion qua thân máy điện phân rắn

Những phát hiện của nghiên cứu này không chỉ tiết lộ MG^{2 & Plus;}Dây dẫn như một vật liệu phù hợp cho các ứng dụng pin, nhưng cũng cung cấp những hiểu biết quan trọng về sự phát triển của pin trạng thái rắn trong tương lai"Trong một thời gian dài, mọi người đã tin rằng các ion hóa trị hai hoặc cao hơn không thể được chuyển một cách hiệu quả thông qua một chất rắnGiải thích Tiến sĩ Sadakiyo

Khi được hỏi về các kế hoạch tương lai của nhóm nghiên cứu, ông tiết lộ,"Chúng tôi hy vọng sẽ đóng góp thêm cho xã hội bằng cách phát triển một dây dẫn hóa trị hai với độ dẫn ion thậm chí cao hơn"

Chúng tôi mong được xem những gì họ phát triển tiếp theo!

Một dây dẫn siêu tín hiệu mới, magiê dựa trên các khung hữu cơ kim loại

MG mới^{2 & Plus;}Dây dẫn bao gồm một khung hữu cơ kim loại giữ Mg^{2 & Plus;}ion trong lỗ chân lông của nó Một acetonitril "phân tử khách" được đưa vào cấu trúc để tăng tốc độ dẫn ion của Mg^{2 & Plus;}và cho phép di chuyển của nó qua vật rắn

Tín dụng hình ảnh: Masaaki Sadakiyo từ Đại tỷ lệ kèo nhà cái Khoa tỷ lệ kèo nhà cái Tokyo

Loại giấy phép: CC bằng 40

Liên kết hình ảnh:https: //pubsacsorg/doi/101021/jacs2c01612? Ref = pdf

tham chiếu

Tiêu đề của giấy gốc	:	Super MG2 & Plus;Độ dẫn điện khoảng 10-3S CM-1được quan sát trong khung hữu cơ kim loại xốp
Tạp chí	:	Tạp chí của Hiệp hội Hóa tỷ lệ kèo nhà cái Hoa Kỳ
doi	:	101021/jacs2c01612

Về Đại tỷ lệ kèo nhà cái Khoa tỷ lệ kèo nhà cái Tokyo

tỷ lệ kèo góc nhà cái góc nhà cái góc nhà cái Đại tỷ lệ kèo nhà cái(TUS) là một trường đại tỷ lệ kèo nhà cái nổi tiếng và được kính trọng, và là trường đại tỷ lệ kèo nhà cái nghiên cứu tư nhân chuyên khoa khoa tỷ lệ kèo nhà cái lớn nhất ở Nhật Bản, với bốn cơ sở ở trung tâm Tokyo và vùng ngoại ô của nó và ở Hokkaido Được thành lập vào năm 1881, trường đại tỷ lệ kèo nhà cái đã liên tục đóng góp cho sự phát triển của Nhật Bản trong khoa tỷ lệ kèo nhà cái thông qua việc khắc sâu tình yêu đối với khoa tỷ lệ kèo nhà cái trong các nhà nghiên cứu, kỹ thuật viên và nhà giáo dục

Với sứ mệnh "tạo ra khoa tỷ lệ kèo nhà cái và công nghệ cho sự phát triển hài hòa của thiên nhiên, con người và xã hội", TUS đã thực hiện một loạt các nghiên cứu từ khoa tỷ lệ kèo nhà cái cơ bản đến khoa tỷ lệ kèo nhà cái ứng dụng TUS đã chấp nhận một cách tiếp cận đa ngành để nghiên cứu và thực hiện nghiên cứu chuyên sâu trong một số lĩnh vực quan trọng nhất hiện nay TUS là một công đức nơi tốt nhất trong khoa tỷ lệ kèo nhà cái được công nhận và chăm sóc Đây là trường đại tỷ lệ kèo nhà cái tư duy nhất ở Nhật Bản đã sản xuất một người chiến thắng giải thưởng Nobel và là trường đại tỷ lệ kèo nhà cái tư duy nhất ở châu Á sản xuất những người chiến thắng giải thưởng Nobel trong lĩnh vực Khoa tỷ lệ kèo nhà cái Tự nhiên