Yi Cui កំពុងប្រើប្រាស់ថាមពលនៃវិទ្យាសាស្ត្រណាណូដើម្បីពង្រីករចនាសម្ព័ន្ធតូចបំផុត ដែលដើរតួយ៉ាងធំក្នុងការផ្លាស់ប្តូរថាមពលស្អាត
នៅក្នុងការប្រកួតចំបាប់រវាងសត្វកណ្តុរ pygmy lemur និង gorilla វិចារណញាណបង្ហាញថា primate ធំជាងនឹងឈ្នះ។ គំនិតដែលថាទំហំស្មើនឹងកម្លាំងក៏រកឃើញភាពរស់រវើកនៅក្នុងរឿងប្រឌិតបែបវិទ្យាសាស្ត្រ ដែលបង្ហាញនៅក្នុងស្នាដៃដូចជាប្រលោមលោកឆ្នាំ 1956 ដែរ។ បុរសរួញ និងខ្សែភាពយន្តឆ្នាំ ២០០៤ ទឹកឃ្មុំខ្ញុំបានបិទក្មេងទាំងការស្វែងយល់ថាតើពិភពលោកនឹងគួរឱ្យភ័យខ្លាចយ៉ាងណា ប្រសិនបើមនុស្សភ្លាមៗនោះតូចជាងស្រមោច។
Nanoscience បង្វែរអនុសញ្ញានេះនៅលើក្បាលរបស់វា៖ នៅពេលដែលសម្ភារៈថយចុះដល់ទំហំណាណូ ពួកវាពិតជាអាចបង្ហាញពីកម្លាំងកើនឡើង។ តើណាណូម៉ែត្រមួយមានទំហំប៉ុនណា? មួយពាន់លានម៉ែត្រ ឬប្រហែលប៉ុន្មានក្រចកដៃរបស់អ្នកដុះឡើងក្នុងមួយវិនាទី។ កម្រាស់នៃក្រដាសមួយសន្លឹកវាស់ 100,000 nanometers ។
Yi Cui ដែលជាសាស្ត្រាចារ្យស្ថាបនិក Fortinet នៃវិទ្យាសាស្ត្រសម្ភារៈ និងវិស្វកម្ម បានលះបង់ជិតពីរទសវត្សរ៍ដើម្បីដោះសោសក្តានុពលរបស់ nanoscience ដើម្បីធ្វើបដិវត្តទិដ្ឋភាពសំខាន់នៃការផ្លាស់ប្តូរថាមពលស្អាត៖ ការផ្ទុកថ្ម។
ខណៈពេលដែលថ្មលីចូម-អ៊ីយ៉ុងត្រូវបានភ្ជាប់ជាទូទៅជាមួយឧបករណ៍ចល័ត-ទូរសព្ទដៃ ឧបករណ៍បំពងថាមពល-តម្រូវការសម្រាប់ថ្មក្រាស់ថាមពលកំពុងកើនឡើងនៅក្នុងពិភពនៃការបញ្ចេញកាបូន។ ការផ្លាស់ប្តូរទៅកាន់រថយន្តអគ្គិសនី និងយន្តហោះ ដែលមានសារៈសំខាន់សម្រាប់កាត់បន្ថយការពឹងផ្អែកលើឥន្ធនៈហ្វូស៊ីល ពឹងផ្អែកលើការអភិវឌ្ឍថ្មដ៏មានឥទ្ធិពល។ ហើយនៅពេលដែលគ្រួសារ និងអាជីវកម្មកាន់តែច្រើនទទួលយកថាមពលពន្លឺព្រះអាទិត្យ វាមានតម្រូវការកាន់តែខ្លាំងឡើងសម្រាប់ថ្មធំ និងថាមពលដែលមានសមត្ថភាពផ្ទុកថាមពលលើសសម្រាប់ប្រើប្រាស់ពេញមួយយប់ ឬក្នុងអំឡុងពេលអាកាសធាតុមិនល្អ។
មិនដូចកោសិកាឥន្ធនៈទេ - កន្លែងនាំមុខមួយផ្សេងទៀតនៅក្នុងការផ្លាស់ប្តូរថាមពលស្អាត - ថ្មផ្តល់អត្ថប្រយោជន៍នៃការប្រើហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធអគ្គិសនីដែលមានស្រាប់។ ប៉ុន្តែពួកគេក៏បង្ហាញពីបញ្ហាប្រឈមផងដែរ ពោលគឺសុវត្ថិភាព និងតម្លៃ។ ដំណោះស្រាយថ្មដែលអាចដំណើរការបានត្រូវតែទប់ទល់នឹងលក្ខខណ្ឌសីតុណ្ហភាពដែលអាចកើតមានទាំងអស់ ហើយមានតម្លៃថោកគ្រប់គ្រាន់សម្រាប់ការទទួលយកយ៉ាងទូលំទូលាយ។
ចូលវិទ្យាសាស្ត្រណាណូ។ លក្ខណៈរូបវន្ត និងគីមីនៃវត្ថុធាតុអាចផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងខ្លាំងនៅកម្រិតណាណូ ដែលជំរុញដោយផ្នែកមេកានិចកង់ទិច និងសមាមាត្រផ្ទៃដីធំជាងទៅនឹងបរិមាណ។ ជាឧទាហរណ៍ ខណៈពេលដែលកាបូននៅក្នុងមាត្រដ្ឋានម៉ាក្រូអាចបង្កើតបាន ចូរនិយាយថាក្រាហ្វិចដែលអាចចាប់យកបាននៅក្នុងខ្មៅដៃរបស់អ្នក កាបូននៅមាត្រដ្ឋានណាណូគឺខ្លាំងជាងដែក។ ដូចគ្នាដែរ អាលុយមីញ៉ូមដែលមានស្ថេរភាពក្នុងបរិមាណច្រើន ក្លាយជាភ្លើងនៅកម្រិតណាណូ។ សម្រាប់ Yi Cui ការផ្លាស់ប្តូររ៉ាឌីកាល់បែបនេះនៅកម្រិតណាណូបើកផ្លូវសម្រាប់ការច្នៃប្រឌិតថ្មីនៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យាថ្ម។
ថ្មភាគច្រើនមាន conductor វិជ្ជមាន និងអវិជ្ជមាន - anode និង cathode រៀងគ្នា - ផ្អាកនៅក្នុងអេឡិចត្រូលីត។ នៅពេលដែល ions ផ្លាស់ទីរវាង anode និង cathode, ការបញ្ចេញថាមពល, បង្កើតថាមពល។
ស៊ីលីកុន មានភាពទាក់ទាញជាយូរយារណាស់មកហើយ ព្រោះវាមានដង់ស៊ីតេថាមពលធំជាង និងមានតម្លៃតិចជាង graphite anodes ដែលភាគច្រើនប្រើក្នុងអាគុយលីចូម-អ៊ីយ៉ុង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ បរិមាណស៊ីលីកុនកើនឡើង 400 ភាគរយនៅពេលដែលលីចូមត្រូវបានបញ្ចូល និងស្រង់ចេញ បំផ្លាញថ្ម។
ដំណោះស្រាយច្នៃប្រឌិតរបស់ Cui? ធ្វើឱ្យសម្ភារៈតូចជាងមុន។ គាត់បានប្រើដំណើរការ vapor-liquid-solid (VLS) ដើម្បីដុះលូតលាស់ silicon nanowires ដែលពាក់ព័ន្ធនឹងការបញ្ចោញសារធាតុ nanoparticle លោហធាតុ ទៅជាឧស្ម័ន silicon នៅសីតុណ្ហភាពពី 400-500 អង្សាសេ ដោយរំលាយស៊ីលីកុនទៅជា nanoparticles រហូតដល់ទម្រង់ជាដំណក់ទឹករាវ។
លោក Cui និយាយថា "អ្នកបន្តបន្ថែមអាតូមស៊ីលីកុនទៅក្នុងដំណក់ទឹកនេះ ហើយវានឹងឆ្អែតខ្លាំង ហើយអាចហូរចេញជារូបរាងស៊ីលីកុនដ៏រឹងមាំ" Cui និយាយ។ "វាជាយន្តការដ៏ស្រស់បំព្រង និងស្រស់ស្អាតដើម្បីធ្វើខ្សែភ្លើងទាំងនេះ។"
អេឡិចត្រូតស៊ីលីកុន nanowire ថ្មីទាំងនេះអាចទទួលរងនូវភាពតានតឹងយ៉ាងសំខាន់ដោយគ្មានការរិចរិលយ៉ាងឆាប់រហ័សដែលកើតឡើងចំពោះស៊ីលីកុនក្នុងបរិមាណច្រើន ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានវដ្តនៃការបញ្ចូលថ្ម និងការឆក់ជាច្រើនដង។ ដោយសារស៊ីលីកុនផ្ទុកលីចូម 10 ដងច្រើនជាងក្រាហ្វិចជាអាណូត នេះអនុញ្ញាតឱ្យមានថាមពលជិតទ្វេដងនៅក្នុងថ្មទំហំពេញ។
Cui បានបោះពុម្ពផ្សាយការរកឃើញទាំងនេះនៅក្នុងក្រដាសសម្គាល់ក្នុងឆ្នាំ 2008 ។ បន្ថែមពីលើការបង្ហាញវាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីបង្កើតថ្មលីចូមអ៊ីយ៉ុងជាមួយនឹងអាណូតស៊ីលីកុនសុទ្ធ ក្រដាសនេះបានត្រួសត្រាយយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាពលើវិស័យ nanoscience សម្រាប់ការផ្ទុកថាមពល។
ដេញតាម "ផ្ទាំងទឹកកក" នៃការផ្ទុកថាមពល
យោងតាមលោក Cui ថ្មលោហធាតុលីចូមគឺជា "ផ្ទាំងថ្មដ៏បរិសុទ្ធ" នៃការស្រាវជ្រាវថ្ម។ ពួកគេគឺជាការផ្តោតសំខាន់សម្រាប់សម្ព័ន្ធ Battery500 ដែលជាក្រុមអ្នកស្រាវជ្រាវមកពីមន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ បណ្ឌិតសភា និងឧស្សាហកម្មដែលមានគោលបំណងបង្កើនថាមពលថ្ម អនុញ្ញាតឱ្យមានវដ្តនៃការសាក/ការឆក់កាន់តែច្រើន និងកាត់បន្ថយការចំណាយលើថ្ម ទាំងអស់នេះមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការសម្រេចបាននូវនាយកដ្ឋាន។ គោលដៅរបស់ថាមពលសម្រាប់ថាមពលកាបូន - អព្យាក្រឹត និងអគ្គិសនី។ លោក Cui សហនាយកក្រុមហ៊ុន Battery500 មានប្រសាសន៍ថា លោហៈលីចូមផ្តល់នូវសមត្ថភាពខ្លាំងជាងអាគុយលីចូម-អ៊ីយ៉ុងដែលមានអាណូតស៊ីលីកុន។
Cui បានចំណាយពេលជាច្រើនឆ្នាំដើម្បីស្វែងរកឧបករណ៍រូបភាពដែលអាចផ្តល់ការយល់ដឹងអំពីលោហៈលីចូម និងសម្ភារៈថ្មផ្សេងទៀត។ ដោយសារធ្នឹមអេឡិចត្រុងពីមីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុងបំផ្លាញលោហៈលីចូម ការសង្កេតលក្ខណៈសំខាន់ៗនៅមាត្រដ្ឋានអាតូមគឺមិនអាចទៅរួចទេ។ ជាពិសេស Cui ចង់ពិនិត្យមើលអន្តរដំណាក់កាលអេឡិចត្រូលីតរឹងរបស់លោហៈលីចូម ដែលជាស្រទាប់នៃវត្ថុធាតុដែលបង្កើតរវាង anode និងអេឡិចត្រូលីតរាវ។
នៅពេលគាត់ជាអ្នកប្រាជ្ញក្រោយបណ្ឌិតនៅ Berkeley លោក Cui បានរៀនអំពីមីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រូនិច (cryo-EM) ដែលជាបច្ចេកវិទ្យាដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយអ្នកជីវវិទូរចនាសម្ព័ន្ធដើម្បីសិក្សាអំពីជីវម៉ូលេគុលដូចជាប្រូតេអ៊ីន ប៉ុន្តែការដោះស្រាយលំហគឺនៅឆ្ងាយពីអ្វីដែលត្រូវការដើម្បីស៊ើបអង្កេតលោហៈលីចូម។ ដប់ឆ្នាំក្រោយមក គាត់បានដឹងថា ភាពជឿនលឿននៃបច្ចេកវិទ្យា cryo-EM អាចធ្វើបដិវត្តន៍ការស្រាវជ្រាវអំពីថ្ម។
ឆន្ទៈរបស់ Cui ក្នុងការពិចារណាវិធីសាស្រ្តក្រៅប្រអប់ និងក្រៅវិន័យត្រូវបានទូទាត់។ វាត្រូវចំណាយពេលត្រឹមតែបួនខែប៉ុណ្ណោះក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍របស់គាត់ដើម្បីបង្កើតបច្ចេកទេស cryo-EM ដើម្បីបង្កើតរូបភាពលោហៈលីចូម។ ដោយធ្វើឱ្យវត្ថុធាតុត្រជាក់ចុះទៅសីតុណ្ហភាពនៃអាសូតរាវ Cui អាចចាប់យករូបភាពដំបូងបង្អស់នៃលោហធាតុលីចូម និងចន្លោះអេឡិចត្រូលីតរឹងរបស់វានៅមាត្រដ្ឋានអាតូមិច។ រូបភាពដែលមានគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់នេះបានបញ្ចេញពន្លឺទៅលើធម្មជាតិនៃ lithium dendrites ដែលបណ្តាលឱ្យថ្មលោហធាតុលីចូមមានចរន្តខ្លី ថែមទាំងអនុញ្ញាតឱ្យ Cui វាស់ចម្ងាយរវាងអាតូម (មួយភាគប្រាំពីរនៃណាណូម៉ែត្រ)។
«គ្មាននរណាអាចជឿវាពីដំបូងឡើយ! Cui សើច ដោយនឹកឃើញថាវាលំបាកយ៉ាងណាក្នុងការបញ្ចុះបញ្ចូលអ្នកពិនិត្យមើល វិទ្យាសាស្រ្ត ថាទាំងនេះពិតជារូបភាពនៃលោហៈលីចូម។
“នៅពេលដែលខ្ញុំមិនអាចរកដំណោះស្រាយបាន ខ្ញុំគ្រាន់តែទុកបញ្ហានៅទីនោះ។ បន្ទាប់មក ខ្ញុំនឹងគិតអំពីវាម្តងទៀត មួយសប្តាហ៍ ឬមួយខែក្រោយមក។ ហើយនេះអាចបន្តអស់ជាច្រើនទសវត្សរ៍។ «ប៉ុន្តែខ្ញុំមានឧទាហរណ៍មួយដែលមួយទសវត្សរ៍ក្រោយមក ទីបំផុតខ្ញុំបានរកឃើញវា»។
"
នៅពេលដែលខ្ញុំមិនអាចរកដំណោះស្រាយបាន ខ្ញុំគ្រាន់តែទុកបញ្ហាអោយនៅដដែល។
បន្ទាប់មក ខ្ញុំនឹងគិតអំពីវាម្តងទៀត មួយសប្តាហ៍ ឬមួយខែក្រោយមក។ ហើយនេះអាចបន្តរាប់ទសវត្សរ៍។ ប៉ុន្តែខ្ញុំមានឧទាហរណ៍មួយ ដែលមួយទសវត្សរ៍ក្រោយមក ទីបំផុតខ្ញុំបានរកឃើញវាចេញ»។
យី គុយ
គំរូថ្មនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍របស់ Cui ។
ជាមួយនឹងបញ្ហាដ៏លំបាកបំផុត Cui មានឆន្ទៈក្នុងការតស៊ូ ហើយថែមទាំងរីករាយក្នុងការធ្វើដូច្នេះ ដែលជាគុណភាពដ៏សំខាន់សម្រាប់អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រដែលប្រឈមមុខនឹងការប្រែប្រួលអាកាសធាតុ។
លោកបានឆ្លុះបញ្ចាំងថា៖ «ជាការពិតណាស់ មនុស្សជាច្រើនមានអារម្មណ៍ភ័យខ្លាចព្រោះបញ្ហាធំណាស់ពួកគេបារម្ភថាគ្មានដំណោះស្រាយ ហើយពួកគេក្លាយជាទុទិដ្ឋិនិយម»។ «ខ្ញុំមានសុទិដ្ឋិនិយមព្រោះខ្ញុំជឿថាយើងនឹងអាចរកឃើញដំណោះស្រាយ»។
ទ្រទ្រង់ជីវិត + ដំណោះស្រាយពន្លឿន
ការទ្រទ្រង់ជីវិត + ដំណោះស្រាយពន្លឿន៖ ផលប៉ះពាល់
ហេតុអ្វីវាសំខាន់
ថ្មដែលមានសុវត្ថិភាព និងមានតំលៃថោកដែលមានដង់ស៊ីតេថាមពលខ្ពស់មានសារៈសំខាន់ក្នុងការផ្លាស់ប្តូរទៅជាថាមពលស្អាត។ ការស្រាវជ្រាវរបស់ Cui អាចជួយប្រយុទ្ធប្រឆាំងនឹងការប្រែប្រួលអាកាសធាតុដោយការរក្សាទុកថាមពលខ្យល់ និងពន្លឺព្រះអាទិត្យ កាត់បន្ថយការពឹងផ្អែកលើឥន្ធនៈហ្វូស៊ីល និងការសម្រេចបាននូវគោលដៅនិរន្តរភាពដ៏សំខាន់។
មានអ្វីបន្ទាប់
បន្ថែមពីលើការស្រាវជ្រាវដែលកំពុងបន្តនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍របស់គាត់ លោក Cui នឹងប្រើប្រាស់បទពិសោធន៍របស់គាត់ក្នុងនាមជាសហគ្រិនជានាយកថ្មីនៃក្រុមហ៊ុន Stanford's Sustainability Accelerator ដែលមានគោលបំណងជំរុញការបកប្រែបច្ចេកវិទ្យា និងដំណោះស្រាយគោលនយោបាយទៅកាន់ពិភពពិត។
ហេតុអ្វីនៅស្ទែនហ្វដ
មុនពេល Cui បានបញ្ចប់ការសិក្សាថ្នាក់បណ្ឌិតរបស់គាត់នៅ Berkeley គាត់បានទទួលការផ្តល់ជូនការងាររាប់សិបបទ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ គាត់ដឹងថាគាត់ចង់ទៅ Stanford បន្ទាប់ពីការសម្ភាសន៍លើកដំបូងរបស់គាត់នៅក្នុងបរិវេណសាលា។ គាត់បានទទួលស្គាល់បរិយាកាសសហការដ៏ពិសេសរបស់សាលា និងទំនាក់ទំនងដ៏សំខាន់របស់វាចំពោះឧស្សាហកម្ម។
- SEO ដែលដំណើរការដោយមាតិកា និងការចែកចាយ PR ។ ទទួលបានការពង្រីកថ្ងៃនេះ។
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. ផ្តល់អំណាចដល់ខ្លួនអ្នក។ ចូលប្រើទីនេះ។
- PlatoAiStream Web3 Intelligence ។ ចំណេះដឹងត្រូវបានពង្រីក។ ចូលប្រើទីនេះ។
- ផ្លាតូអេសជី។ កាបូន CleanTech, ថាមពល, បរិស្ថាន, ពន្លឺព្រះអាទិត្យ ការគ្រប់គ្រងកាកសំណល់។ ចូលប្រើទីនេះ។
- ផ្លាតូសុខភាព។ ជីវបច្ចេកវិទ្យា និង ភាពវៃឆ្លាត សាកល្បងគ្លីនិក។ ចូលប្រើទីនេះ។
- ប្រភព: https://genesisnanotech.wordpress.com/2024/03/26/stanford-universitys-battery-super-power/
