Verbind je met ons

Nano-technologie

Blauwdruk voor fouttolerante qubits: wetenschappers van Forschungszentrum Jülich en RWTH Aachen University hebben een circuit ontworpen voor kwantumcomputers dat van nature is beschermd tegen veelvoorkomende fouten

avatar

gepubliceerd

on

Home > Media > Blauwdruk voor fouttolerante qubits: wetenschappers van Forschungszentrum Jülich en RWTH Aachen University hebben een circuit ontworpen voor kwantumcomputers dat van nature is beschermd tegen veelvoorkomende fouten

Voorgestelde hardware-implementatie van de QEC-code. Het circuit bestaat uit twee Josephson-knooppunten die zijn gekoppeld door een gyrator, rood gemarkeerd. CREDIT M. Rymarz et al., Phys Rev X (2021), https://doi.org/10.1103/PhysRevX.11.011032 (CC BY 4.0)
Voorgestelde hardware-implementatie van de QEC-code. Het circuit bestaat uit twee Josephson-knooppunten die zijn gekoppeld door een gyrator, rood gemarkeerd. CREDIT
M. Rymarz et al., Phys Rev X (2021), https://doi.org/10.1103/PhysRevX.11.011032 (CC BY 4.0)

Abstract:
Het bouwen van een universele kwantumcomputer is een uitdagende taak vanwege de kwetsbaarheid van kwantumbits, of kortweg qubits. Om dit probleem op te lossen, zijn verschillende soorten foutcorrectie ontwikkeld. Conventionele methoden doen dit door actieve correctietechnieken. Daarentegen hebben onderzoekers onder leiding van prof. David DiVincenzo van Forschungszentrum Jülich en RWTH Aachen University, samen met partners van de Universiteit van Basel en QuTech Delft, nu een ontwerp voorgesteld voor een circuit met passieve foutcorrectie. Zo'n circuit zou al inherent foutbestendig zijn en zou de bouw van een kwantumcomputer met een groot aantal qubits aanzienlijk kunnen versnellen.

Blauwdruk voor fouttolerante qubits: wetenschappers van Forschungszentrum Jülich en RWTH Aachen University hebben een circuit ontworpen voor kwantumcomputers dat van nature is beschermd tegen veelvoorkomende fouten


Jülich, Duitsland | Geplaatst op 19 februari 2021

Om kwantuminformatie op een betrouwbare manier te coderen, worden meestal meerdere imperfecte qubits gecombineerd tot een zogenaamde logische qubit. Quantumfoutcorrectiecodes, of kortweg QEC-codes, maken het dus mogelijk om fouten op te sporen en vervolgens te corrigeren, zodat de quantuminformatie over een langere periode behouden blijft.

In principe werken de technieken op dezelfde manier als actieve ruisonderdrukking in koptelefoons: in een eerste stap wordt elke storing gedetecteerd. Vervolgens wordt een corrigerende bewerking uitgevoerd om de fout te verwijderen en de informatie in zijn oorspronkelijke zuivere vorm te herstellen.

De toepassing van een dergelijke actieve foutcorrectie in een kwantumcomputer is echter erg complex en gaat gepaard met een uitgebreid gebruik van hardware. Doorgaans is voor elke qubit complexe elektronica voor foutcorrectie vereist, waardoor het moeilijk is om circuits met veel qubits te bouwen, zoals vereist is om een ​​universele kwantumcomputer te bouwen.

Het voorgestelde ontwerp voor een supergeleidende schakeling heeft daarentegen een soort ingebouwde foutcorrectie. Het circuit is zo ontworpen dat het al inherent beschermd is tegen omgevingsgeluid en toch controleerbaar is. Het concept omzeilt dus de behoefte aan actieve stabilisatie op een zeer hardware-efficiënte manier en zou daarom een ​​veelbelovende kandidaat zijn voor een toekomstige grootschalige kwantumprocessor met een groot aantal qubits.

“Door een gyrator te implementeren - een apparaat met twee poorten dat de stroom op de ene poort koppelt aan de spanning op de andere - tussen twee supergeleidende apparaten (zogenaamde Josephson-knooppunten), konden we afzien van de eis van actieve foutdetectie en -stabilisatie: als het afgekoeld was, de qubit is inherent beschermd tegen veelvoorkomende soorten ruis ”, zegt Martin Rymarz, een promovendus in de groep van David DiVincenzo en eerste auteur van het artikel, gepubliceerd in Physical Review X.

“Ik hoop dat ons werk de inspanningen in het laboratorium zal inspireren; Ik erken dat dit, net als veel van onze voorstellen, zijn tijd misschien een beetje vooruit is ”, zei David DiVincenzo, oprichter en directeur van het JARA-Institute for Quantum Information aan de RWTH Aachen University en directeur van het Institute of Theoretic Nanoelectronics (PGI- 2) bij Forschungszentrum Jülich. “Toch erkennen we, gezien de beschikbare professionele expertise, de mogelijkheid om ons voorstel in de nabije toekomst in het lab te testen”.

David DiVincenzo wordt beschouwd als een pionier in de ontwikkeling van kwantumcomputers. Zijn naam wordt onder meer geassocieerd met de criteria waaraan een kwantumcomputer moet voldoen, de zogenaamde “DiVincenzo-criteria”.

####

Voor meer informatie, klik hier

Contacten:
Tobias Schloesser
49-246-161-4771

@fz_juelich

Copyright © Forschungszentrum Jülich

Als u een opmerking heeft, alstublieft Contact ons.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer:
Heerlijk Digg Newsvine Google Yahoo Reddit Magnoliacom opvouwen Facebook

Gerelateerde Links

GERELATEERD JOURNAAL ARTIKEL:

Gerelateerd nieuws Pers

Nieuws en informatie

D-Wave demonstreert prestatievoordeel in kwantumsimulatie van exotisch magnetisme: volledig programmeerbare annealing kwantumcomputer toont 3 miljoen keer versnelling ten opzichte van klassieke CPU in een praktische toepassing Februari 19th, 2021

Porie-achtige eiwitten die helemaal opnieuw zijn ontworpen: door tonvormige eiwitten te maken die zich in lipidemembranen nestelen, heeft de biochemicus de toolkit voor bio-engineering uitgebreid Februari 19th, 2021

Elektronen die op het randje leven: onderzoekers van de Universiteit van Tsukuba gebruiken theoretische berekeningen om de mogelijkheid te voorspellen van 'massaloze' elektronen in topologische isolatoren die worden opgewekt met lasers, wat kan leiden tot snellere en efficiëntere elektronische apparaten Februari 19th, 2021

180 Degree Capital Corp. rapporteert op maandag 2020 februari 22 de financiële resultaten van het vierde kwartaal van 2021 en organiseert een telefonische vergadering op dinsdag 23 februari 2021 Februari 19th, 2021

Mogelijke toekomsten

Een snelheidslimiet geldt ook in de kwantumwereld: onderzoek door de Universiteit van Bonn bepaalt de minimumtijd voor complexe kwantumoperaties Februari 19th, 2021

Atoomkernen in de kwantumschommeling: de uiterst nauwkeurige controle van nucleaire excitaties opent mogelijkheden van ultraprecieze atoomklokken en krachtige nucleaire batterijen Februari 19th, 2021

Dynamica van nanodeeltjes met behulp van een nieuw geïsoleerd lumenperfusiesysteem voor lymfevaten Februari 19th, 2021

Quantum computing: wanneer onwetendheid gewenst is Februari 19th, 2021

Chiptechnologie

Een snelheidslimiet geldt ook in de kwantumwereld: onderzoek door de Universiteit van Bonn bepaalt de minimumtijd voor complexe kwantumoperaties Februari 19th, 2021

Elektronen die op het randje leven: onderzoekers van de Universiteit van Tsukuba gebruiken theoretische berekeningen om de mogelijkheid te voorspellen van 'massaloze' elektronen in topologische isolatoren die worden opgewekt met lasers, wat kan leiden tot snellere en efficiëntere elektronische apparaten Februari 19th, 2021

Wetenschappers manipuleren magneten op atomaire schaal Februari 12th, 2021

Nanodraad zou een stabiele, gemakkelijk te maken supergeleidende transistor kunnen bieden: geïnspireerd door decennia oud MIT-onderzoek, zou de nieuwe technologie kwantumcomputers en andere supergeleidende elektronica kunnen stimuleren Februari 12th, 2021

Quantum Computing

Een snelheidslimiet geldt ook in de kwantumwereld: onderzoek door de Universiteit van Bonn bepaalt de minimumtijd voor complexe kwantumoperaties Februari 19th, 2021

Atoomkernen in de kwantumschommeling: de uiterst nauwkeurige controle van nucleaire excitaties opent mogelijkheden van ultraprecieze atoomklokken en krachtige nucleaire batterijen Februari 19th, 2021

Quantum computing: wanneer onwetendheid gewenst is Februari 19th, 2021

D-Wave demonstreert prestatievoordeel in kwantumsimulatie van exotisch magnetisme: volledig programmeerbare annealing kwantumcomputer toont 3 miljoen keer versnelling ten opzichte van klassieke CPU in een praktische toepassing Februari 19th, 2021

ontdekkingen

Dynamica van nanodeeltjes met behulp van een nieuw geïsoleerd lumenperfusiesysteem voor lymfevaten Februari 19th, 2021

Quantum computing: wanneer onwetendheid gewenst is Februari 19th, 2021

D-Wave demonstreert prestatievoordeel in kwantumsimulatie van exotisch magnetisme: volledig programmeerbare annealing kwantumcomputer toont 3 miljoen keer versnelling ten opzichte van klassieke CPU in een praktische toepassing Februari 19th, 2021

Porie-achtige eiwitten die helemaal opnieuw zijn ontworpen: door tonvormige eiwitten te maken die zich in lipidemembranen nestelen, heeft de biochemicus de toolkit voor bio-engineering uitgebreid Februari 19th, 2021

Mededelingen

D-Wave demonstreert prestatievoordeel in kwantumsimulatie van exotisch magnetisme: volledig programmeerbare annealing kwantumcomputer toont 3 miljoen keer versnelling ten opzichte van klassieke CPU in een praktische toepassing Februari 19th, 2021

Porie-achtige eiwitten die helemaal opnieuw zijn ontworpen: door tonvormige eiwitten te maken die zich in lipidemembranen nestelen, heeft de biochemicus de toolkit voor bio-engineering uitgebreid Februari 19th, 2021

Elektronen die op het randje leven: onderzoekers van de Universiteit van Tsukuba gebruiken theoretische berekeningen om de mogelijkheid te voorspellen van 'massaloze' elektronen in topologische isolatoren die worden opgewekt met lasers, wat kan leiden tot snellere en efficiëntere elektronische apparaten Februari 19th, 2021

180 Degree Capital Corp. rapporteert op maandag 2020 februari 22 de financiële resultaten van het vierde kwartaal van 2021 en organiseert een telefonische vergadering op dinsdag 23 februari 2021 Februari 19th, 2021

Interviews / Boekbesprekingen / Essays / Rapporten / Podcasts / Journals / White papers / Posters

Een snelheidslimiet geldt ook in de kwantumwereld: onderzoek door de Universiteit van Bonn bepaalt de minimumtijd voor complexe kwantumoperaties Februari 19th, 2021

Atoomkernen in de kwantumschommeling: de uiterst nauwkeurige controle van nucleaire excitaties opent mogelijkheden van ultraprecieze atoomklokken en krachtige nucleaire batterijen Februari 19th, 2021

D-Wave demonstreert prestatievoordeel in kwantumsimulatie van exotisch magnetisme: volledig programmeerbare annealing kwantumcomputer toont 3 miljoen keer versnelling ten opzichte van klassieke CPU in een praktische toepassing Februari 19th, 2021

Elektronen die op het randje leven: onderzoekers van de Universiteit van Tsukuba gebruiken theoretische berekeningen om de mogelijkheid te voorspellen van 'massaloze' elektronen in topologische isolatoren die worden opgewekt met lasers, wat kan leiden tot snellere en efficiëntere elektronische apparaten Februari 19th, 2021

Bron: http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=56567

Nano-technologie

Een algemene benadering van hoogrenderende perovskiet-zonnecellen

avatar

gepubliceerd

on

Home > Media > Een algemene benadering van hoogrenderende perovskietzonnecellen

Onderzoekers van het Institute for Applied Physics (IAP) en het Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed) aan de TU Dresden ontwikkelden een algemene methodologie voor de reproduceerbare fabricage van hoogrenderende perovskietzonnecellen. Hun studie is gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift Nature Communications. KREDIET Christiane Kunath
Onderzoekers van het Institute for Applied Physics (IAP) en het Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed) aan de TU Dresden ontwikkelden een algemene methodologie voor de reproduceerbare fabricage van hoogrenderende perovskietzonnecellen. Hun studie is gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift Nature Communications. CREDIT
Christiane Kunath

Abstract:
Perovskieten, een klasse van materialen die voor het eerst werden gerapporteerd in het begin van de 19e eeuw, werden in 2009 "herontdekt" als mogelijke kandidaat voor energieopwekking door hun gebruik in zonnecellen. Sindsdien hebben ze de fotovoltaïsche (PV) onderzoeksgemeenschap stormenderhand veroverd en in een ongekend tempo nieuwe recordefficiënties bereikt. Deze verbetering is zo snel gegaan dat ze in 2021, amper meer dan een decennium van onderzoek later, al prestaties behalen die vergelijkbaar zijn met die van conventionele siliciumapparaten. Wat perovskieten vooral veelbelovend maakt, is de manier waarop ze kunnen worden gemaakt. Waar op silicium gebaseerde apparaten zwaar zijn en hoge temperaturen vereisen voor fabricage, kunnen perovskietapparaten licht van gewicht zijn en worden gevormd met minimale energie-investeringen. Het is deze combinatie - hoge prestaties en gemakkelijke fabricage - die de onderzoeksgemeenschap enthousiast heeft gemaakt.

Een algemene benadering van hoogrenderende perovskiet-zonnecellen


Dresden, Duitsland | Geplaatst op 1 april 2021

Toen de prestaties van perovskiet-fotovoltaïsche zonne-energie omhoogschoten, bleven enkele van de ondersteunende ontwikkelingen achter die nodig waren om een ​​commercieel levensvatbare technologie te maken. Een probleem dat de ontwikkeling van perovskiet blijft plagen, is de reproduceerbaarheid van apparaten. Hoewel sommige PV-apparaten kunnen worden gemaakt met het gewenste prestatieniveau, hebben andere die op exact dezelfde manier zijn gemaakt vaak een aanzienlijk lagere efficiëntie, wat de onderzoeksgemeenschap verwarrend en frustrerend maakt.

Onlangs hebben onderzoekers van de Emerging Electronic Technologies Group van prof. Yana Vaynzof vastgesteld dat fundamentele processen die plaatsvinden tijdens de vorming van perovskietfilm de reproduceerbaarheid van fotovoltaïsche apparaten sterk beïnvloeden. Bij het afzetten van de perovskietlaag uit de oplossing wordt een antisolvent op de perovskietoplossing gedruppeld om de kristallisatie ervan op gang te brengen. "We ontdekten dat de duur dat het perovskiet werd blootgesteld aan het antisolvent een dramatische impact had op de uiteindelijke prestaties van het apparaat, een variabele die tot nu toe onopgemerkt was gebleven in het veld." zegt dr. Alexander Taylor, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker in de Vaynzof-groep en de eerste auteur van de studie. “Dit houdt verband met het feit dat bepaalde anti-oplosmiddelen de voorlopers van de perovskietlaag op zijn minst gedeeltelijk kunnen oplossen, waardoor de uiteindelijke samenstelling ervan verandert. Bovendien beïnvloedt de mengbaarheid van anti-oplosmiddelen met de oplosmiddelen in perovskietoplossing hun doeltreffendheid bij het triggeren van kristallisatie. "

Deze resultaten laten zien dat, terwijl onderzoekers hun PV-apparaten fabriceren, verschillen in deze antisolvent-stap de waargenomen niet-reproduceerbaarheid in prestaties kunnen veroorzaken. Om verder te gaan, testten de auteurs een breed scala aan potentiële anti-oplosmiddelen, en toonden aan dat ze door te controleren op deze verschijnselen geavanceerde prestaties konden behalen van bijna elke geteste kandidaat. "Door de belangrijkste eigenschappen van anti-oplosmiddelen te identificeren die de kwaliteit van de perovskiet-actieve lagen beïnvloeden, zijn we ook in staat om de optimale verwerking voor nieuwe anti-oplosmiddelen te voorspellen, waardoor de vervelende trial-and-error-optimalisatie die in het veld zo vaak voorkomt, overbodig wordt." voegt Dr. Fabian Paulus toe, leider van de Transport in Hybrid Materials Group bij CFAED en een medewerker aan het onderzoek.

"Een ander belangrijk aspect van onze studie is het feit dat we aantonen hoe een optimale toepassing van een antisolvent het verwerkbaarheidsvenster van perovskiet fotovoltaïsche apparaten aanzienlijk kan vergroten", merkt prof. Vaynzof op, die het werk leidde. "Onze resultaten bieden de perovskiet-onderzoeksgemeenschap waardevolle inzichten die nodig zijn voor de ontwikkeling van deze veelbelovende technologie tot een commercieel product."

####

Voor meer informatie, klik hier

Contacten:
Yana Vaynzof
49-351-463-42132

@tudresden_de

Auteursrecht © TU Dresden

Als u een opmerking heeft, alstublieft Contact ons.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer:
Heerlijk Digg Newsvine Google Yahoo Reddit Magnoliacom opvouwen Facebook

Gerelateerde Links

De resultaten zijn gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Nature Communications.

Gerelateerd nieuws Pers

Nieuws en informatie

Plasmongekoppelde gouden nanodeeltjes die nuttig zijn voor het detecteren van thermische geschiedenis April 1st, 2021

Oxford Instruments Asylum Research brengt module voor variabele magnetische veldmodule uit voor Jupiter XR, atoomkrachtmicroscoop met groot monster Maart 26th, 2021

Beheersing van bellenvorming op elektroden: studie toont aan dat de bevochtigbaarheid van poreuze elektrode-oppervlakken de sleutel is tot het maken van efficiënte watersplitsende of koolstofopvangende systemen Maart 26th, 2021

180 Degree Capital Corp. geeft tweede open brief uit aan de raad van bestuur en aandeelhouders van Enzo Biochem, Inc. Maart 26th, 2021

Perovskieten

Licht werpen op perovskietfilms: efficiënte materialen voor toekomstige zonnecellen - nieuw model om de kwantumefficiëntie van fotoluminescentie te bepalen Maart 16th, 2021

Het gebruik van perovskiet zal een belangrijk kenmerk zijn van de volgende generatie elektronische apparaten: nanomaterialen van perovskiet gedispergeerd in hexaan en bestraald met laser; De lichtemissie van deze materialen is intens dankzij de weerstand tegen oppervlaktedefecten Maart 12th, 2021

Onderzoekers verbeteren de efficiëntie van de volgende generatie zonnecelmateriaal: het verminderen van interne verliezen zou de weg kunnen banen naar goedkope op perovskiet gebaseerde fotovoltaïsche systemen die passen bij de output van siliciumcellen Februari 26th, 2021

Het samenpersen van een steenster-materiaal zou het stabiel genoeg kunnen maken voor zonnecellen: een veelbelovend loodhalogenide-perovskiet is geweldig in het omzetten van zonlicht in elektriciteit, maar het breekt af bij kamertemperatuur; nu hebben wetenschappers ontdekt hoe ze het kunnen stabiliseren met druk van een diamant a Januari 22nd, 2021

Mogelijke toekomsten

Plasmongekoppelde gouden nanodeeltjes die nuttig zijn voor het detecteren van thermische geschiedenis April 1st, 2021

Oxford Instruments Asylum Research brengt module voor variabele magnetische veldmodule uit voor Jupiter XR, atoomkrachtmicroscoop met groot monster Maart 26th, 2021

Beheersing van bellenvorming op elektroden: studie toont aan dat de bevochtigbaarheid van poreuze elektrode-oppervlakken de sleutel is tot het maken van efficiënte watersplitsende of koolstofopvangende systemen Maart 26th, 2021

180 Degree Capital Corp. geeft tweede open brief uit aan de raad van bestuur en aandeelhouders van Enzo Biochem, Inc. Maart 26th, 2021

ontdekkingen

Plasmongekoppelde gouden nanodeeltjes die nuttig zijn voor het detecteren van thermische geschiedenis April 1st, 2021

DNA-metalen dubbele helix: enkelstrengs DNA als supramoleculaire sjabloon voor zeer georganiseerde palladium nanodraden Maart 26th, 2021

Dankzij het ontwerp kunnen lithiumbatterijen met een langere levensduur en krachtiger worden gebruikt: het gebruik van een nieuwe elektrolyt kan geavanceerde metalen elektroden en hogere spanningen mogelijk maken, waardoor de capaciteit en de levensduur toenemen Maart 26th, 2021

Beheersing van bellenvorming op elektroden: studie toont aan dat de bevochtigbaarheid van poreuze elektrode-oppervlakken de sleutel is tot het maken van efficiënte watersplitsende of koolstofopvangende systemen Maart 26th, 2021

Mededelingen

Plasmongekoppelde gouden nanodeeltjes die nuttig zijn voor het detecteren van thermische geschiedenis April 1st, 2021

Oxford Instruments Asylum Research brengt module voor variabele magnetische veldmodule uit voor Jupiter XR, atoomkrachtmicroscoop met groot monster Maart 26th, 2021

Beheersing van bellenvorming op elektroden: studie toont aan dat de bevochtigbaarheid van poreuze elektrode-oppervlakken de sleutel is tot het maken van efficiënte watersplitsende of koolstofopvangende systemen Maart 26th, 2021

180 Degree Capital Corp. geeft tweede open brief uit aan de raad van bestuur en aandeelhouders van Enzo Biochem, Inc. Maart 26th, 2021

Interviews / Boekbesprekingen / Essays / Rapporten / Podcasts / Journals / White papers / Posters

Plasmongekoppelde gouden nanodeeltjes die nuttig zijn voor het detecteren van thermische geschiedenis April 1st, 2021

DNA-metalen dubbele helix: enkelstrengs DNA als supramoleculaire sjabloon voor zeer georganiseerde palladium nanodraden Maart 26th, 2021

Druksensor met hoge gevoeligheid en lineaire respons op basis van zachte elektroden met micropilaren Maart 26th, 2021

Dankzij het ontwerp kunnen lithiumbatterijen met een langere levensduur en krachtiger worden gebruikt: het gebruik van een nieuwe elektrolyt kan geavanceerde metalen elektroden en hogere spanningen mogelijk maken, waardoor de capaciteit en de levensduur toenemen Maart 26th, 2021

Energie

Beheersing van bellenvorming op elektroden: studie toont aan dat de bevochtigbaarheid van poreuze elektrode-oppervlakken de sleutel is tot het maken van efficiënte watersplitsende of koolstofopvangende systemen Maart 26th, 2021

Licht werpen op perovskietfilms: efficiënte materialen voor toekomstige zonnecellen - nieuw model om de kwantumefficiëntie van fotoluminescentie te bepalen Maart 16th, 2021

Het gebruik van perovskiet zal een belangrijk kenmerk zijn van de volgende generatie elektronische apparaten: nanomaterialen van perovskiet gedispergeerd in hexaan en bestraald met laser; De lichtemissie van deze materialen is intens dankzij de weerstand tegen oppervlaktedefecten Maart 12th, 2021

Wetenschappers stabiliseren atomair dun boor voor praktisch gebruik Maart 12th, 2021

Zonne / fotovoltaïsche

Licht werpen op perovskietfilms: efficiënte materialen voor toekomstige zonnecellen - nieuw model om de kwantumefficiëntie van fotoluminescentie te bepalen Maart 16th, 2021

Wetenschappers stabiliseren atomair dun boor voor praktisch gebruik Maart 12th, 2021

Onderzoekers verbeteren de efficiëntie van de volgende generatie zonnecelmateriaal: het verminderen van interne verliezen zou de weg kunnen banen naar goedkope op perovskiet gebaseerde fotovoltaïsche systemen die passen bij de output van siliciumcellen Februari 26th, 2021

Het samenpersen van een steenster-materiaal zou het stabiel genoeg kunnen maken voor zonnecellen: een veelbelovend loodhalogenide-perovskiet is geweldig in het omzetten van zonlicht in elektriciteit, maar het breekt af bij kamertemperatuur; nu hebben wetenschappers ontdekt hoe ze het kunnen stabiliseren met druk van een diamant a Januari 22nd, 2021

Coinsmart. Beste Bitcoin-Börse in Europa
Bron: http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=56624

Verder lezen

Nano-technologie

Plasmongekoppelde gouden nanodeeltjes die nuttig zijn voor het detecteren van thermische geschiedenis

avatar

gepubliceerd

on

Home > Media > Plasmon-gekoppelde gouden nanodeeltjes die bruikbaar zijn voor detectie van thermische geschiedenis

Piekgolflengte van het gepolariseerde optische extinctiespectrum als functie van de hersteltemperatuur, en toont het temperatuurafhankelijke gedrag dat kan worden toegepast voor optische thermische historiesensoren. Afbeelding tegoed: Mehedi H. Rizvi.
Piekgolflengte van het gepolariseerde optische extinctiespectrum als functie van de hersteltemperatuur, en toont het temperatuurafhankelijke gedrag dat kan worden toegepast voor optische thermische historiesensoren. Afbeelding tegoed: Mehedi H. Rizvi.

Abstract:
Onderzoekers hebben aangetoond dat het uitrekken van polymeren met vormgeheugen ingebed met clusters van gouden nanodeeltjes hun plasmon-koppeling verandert, waardoor gewenste optische eigenschappen ontstaan. Een mogelijke toepassing voor het materiaal is een sensor die afhankelijk is van optische eigenschappen om de thermische geschiedenis van een object of omgeving te volgen.

Plasmongekoppelde gouden nanodeeltjes die nuttig zijn voor het detecteren van thermische geschiedenis


Durham, NC | Geplaatst op 1 april 2021

Het gaat om een ​​rekbaar polymeer dat is ingebed met gouden nanobolletjes. Als het materiaal wordt verwarmd en uitgerekt, gevolgd door afkoelen tot kamertemperatuur, zal het materiaal zijn uitgerekte vorm voor onbepaalde tijd behouden. Eenmaal opgewarmd tot 120 graden Celsius, keert het materiaal terug naar zijn oorspronkelijke vorm.

Maar wat echt interessant is, is dat de gouden nanobolletjes niet perfect in het polymeer zijn verspreid. In plaats daarvan vormen ze clusters, waarin hun plasmonresonanties aan het oppervlak zijn gekoppeld. Deze plasmon-gekoppelde nanodeeltjes hebben optische eigenschappen die verschuiven afhankelijk van hoe dicht ze bij elkaar zijn, wat verandert bij het uitrekken en de vorm van het composiet verandert.

"Bij het beoordelen van de piekgolflengte van licht dat door het materiaal wordt geabsorbeerd, zijn er significante verschillen, afhankelijk van of het licht parallel of loodrecht op de strekrichting gepolariseerd is", zegt Joe Tracy, corresponderend auteur van een paper over het werk en een professor in materialen wetenschap en techniek bij NC State. “Voor licht dat parallel aan de strekrichting is gepolariseerd: hoe verder je het materiaal hebt uitgerekt, hoe verder het geabsorbeerde licht naar het rood verschuift. Voor licht dat loodrecht op de strekrichting is gepolariseerd, is er een blauwverschuiving. "

"We ontdekten ook dat, hoewel het vormgeheugenpolymeer zijn vorm behoudt bij kamertemperatuur, het zijn oorspronkelijke vorm op een voorspelbare manier herstelt, afhankelijk van de temperatuur waaraan het wordt blootgesteld", zegt Tobias Kraus, co-auteur van het artikel, een groepsleider bij het Leibniz Institute for New Materials en een professor aan de Saarland University.

In het bijzonder, als het eenmaal 140% voorbij zijn oorspronkelijke lengte is uitgerekt, kunt u de hoogste temperatuur bepalen waaraan het polymeer vervolgens wordt blootgesteld, tot 120 graden Celsius, door te meten hoeveel het is teruggekrompen tot zijn oorspronkelijke grootte. Bovendien kan deze verandering door de plasmon-gekoppelde nanodeeltjes indirect gemeten worden door metingen van de optische eigenschappen van het materiaal.

"Vanuit een praktisch perspectief stelt dit je in staat om een ​​optische thermische geschiedenis sensor te maken", zegt Joe Tracy. “Je kunt licht gebruiken om te zien hoe heet het materiaal is geworden. Een belangrijke toepassing van thermische historiesensoren is het verzekeren van de kwaliteit of veiligheid van het verzenden of opslaan van materialen die gevoelig zijn voor significante veranderingen in warmte. We hebben een aanpak gedemonstreerd die gebaseerd is op plasmon-koppeling van gouden nanodeeltjes. "

Het sensorconcept is empirisch ontwikkeld, maar de onderzoekers gebruikten ook computermodellering om de structuur van de clusters van gouden nanobolletjes beter te begrijpen en hoe de clusters tijdens het strekken veranderden. De kracht van plasmon-koppeling is gerelateerd aan de afstanden tussen nanobolletjes, die bekend staat als een 'plasmonliniaal'.

"Op basis van onze simulaties kunnen we de afstand tussen plasmon-gekoppelde nanodeeltjes schatten op basis van hun optische eigenschappen", zegt Amy Oldenburg, co-auteur van het artikel en hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill. "Deze vergelijking is informatief voor het ontwerpen van toekomstige polymere nanocomposieten op basis van plasmon-gekoppelde nanodeeltjes."

####

Voor meer informatie, klik hier

Contacten:
Matt Shipman

@NCStateNews

Copyright © North Carolina State University

Als u een opmerking heeft, alstublieft Contact ons.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer:
Heerlijk Digg Newsvine Google Yahoo Reddit Magnoliacom opvouwen Facebook

Gerelateerde Links

Het artikel "Plasmon-Coupled Gold Nanoparticles in Stretched Shape-Memory Polymers for Mechanical / Thermal Sensing" verschijnt in het tijdschrift ACS Applied Nano Materials. De eerste auteur van het artikel is Prachi Yadav, een voormalige afgestudeerde student aan NC State. De paper was co-auteur van Mehedi Rizvi, Sumeet Mishra, Brian Chapman en Brian Lynch van NC State; en Björn Kuttich van het Leibniz Institute for New Materials.

Gerelateerd nieuws Pers

Nieuws en informatie

Een algemene benadering van hoogrenderende perovskiet-zonnecellen April 1st, 2021

Oxford Instruments Asylum Research brengt module voor variabele magnetische veldmodule uit voor Jupiter XR, atoomkrachtmicroscoop met groot monster Maart 26th, 2021

Beheersing van bellenvorming op elektroden: studie toont aan dat de bevochtigbaarheid van poreuze elektrode-oppervlakken de sleutel is tot het maken van efficiënte watersplitsende of koolstofopvangende systemen Maart 26th, 2021

180 Degree Capital Corp. geeft tweede open brief uit aan de raad van bestuur en aandeelhouders van Enzo Biochem, Inc. Maart 26th, 2021

Govt.-wetgeving / verordening / financiering / beleid

Druksensor met hoge gevoeligheid en lineaire respons op basis van zachte elektroden met micropilaren Maart 26th, 2021

Dankzij het ontwerp kunnen lithiumbatterijen met een langere levensduur en krachtiger worden gebruikt: het gebruik van een nieuwe elektrolyt kan geavanceerde metalen elektroden en hogere spanningen mogelijk maken, waardoor de capaciteit en de levensduur toenemen Maart 26th, 2021

Beheersing van bellenvorming op elektroden: studie toont aan dat de bevochtigbaarheid van poreuze elektrode-oppervlakken de sleutel is tot het maken van efficiënte watersplitsende of koolstofopvangende systemen Maart 26th, 2021

Snelwerkende, kleurveranderende moleculaire sonde voelt wanneer een materiaal op het punt staat te falen Maart 25th, 2021

Mogelijke toekomsten

Een algemene benadering van hoogrenderende perovskiet-zonnecellen April 1st, 2021

Oxford Instruments Asylum Research brengt module voor variabele magnetische veldmodule uit voor Jupiter XR, atoomkrachtmicroscoop met groot monster Maart 26th, 2021

Beheersing van bellenvorming op elektroden: studie toont aan dat de bevochtigbaarheid van poreuze elektrode-oppervlakken de sleutel is tot het maken van efficiënte watersplitsende of koolstofopvangende systemen Maart 26th, 2021

180 Degree Capital Corp. geeft tweede open brief uit aan de raad van bestuur en aandeelhouders van Enzo Biochem, Inc. Maart 26th, 2021

Sensoren

Druksensor met hoge gevoeligheid en lineaire respons op basis van zachte elektroden met micropilaren Maart 26th, 2021

Wetenschappers stabiliseren atomair dun boor voor praktisch gebruik Maart 12th, 2021

Compressie of spanning - het materiaal zet altijd hetzelfde uit Maart 10th, 2021

CEA-Leti kondigt 16 papers aan die worden gepresenteerd op Photonics West 2021 en een virtuele workshop op 25 maart Maart 3rd, 2021

ontdekkingen

Een algemene benadering van hoogrenderende perovskiet-zonnecellen April 1st, 2021

DNA-metalen dubbele helix: enkelstrengs DNA als supramoleculaire sjabloon voor zeer georganiseerde palladium nanodraden Maart 26th, 2021

Dankzij het ontwerp kunnen lithiumbatterijen met een langere levensduur en krachtiger worden gebruikt: het gebruik van een nieuwe elektrolyt kan geavanceerde metalen elektroden en hogere spanningen mogelijk maken, waardoor de capaciteit en de levensduur toenemen Maart 26th, 2021

Beheersing van bellenvorming op elektroden: studie toont aan dat de bevochtigbaarheid van poreuze elektrode-oppervlakken de sleutel is tot het maken van efficiënte watersplitsende of koolstofopvangende systemen Maart 26th, 2021

Mededelingen

Een algemene benadering van hoogrenderende perovskiet-zonnecellen April 1st, 2021

Oxford Instruments Asylum Research brengt module voor variabele magnetische veldmodule uit voor Jupiter XR, atoomkrachtmicroscoop met groot monster Maart 26th, 2021

Beheersing van bellenvorming op elektroden: studie toont aan dat de bevochtigbaarheid van poreuze elektrode-oppervlakken de sleutel is tot het maken van efficiënte watersplitsende of koolstofopvangende systemen Maart 26th, 2021

180 Degree Capital Corp. geeft tweede open brief uit aan de raad van bestuur en aandeelhouders van Enzo Biochem, Inc. Maart 26th, 2021

Interviews / Boekbesprekingen / Essays / Rapporten / Podcasts / Journals / White papers / Posters

Een algemene benadering van hoogrenderende perovskiet-zonnecellen April 1st, 2021

DNA-metalen dubbele helix: enkelstrengs DNA als supramoleculaire sjabloon voor zeer georganiseerde palladium nanodraden Maart 26th, 2021

Druksensor met hoge gevoeligheid en lineaire respons op basis van zachte elektroden met micropilaren Maart 26th, 2021

Dankzij het ontwerp kunnen lithiumbatterijen met een langere levensduur en krachtiger worden gebruikt: het gebruik van een nieuwe elektrolyt kan geavanceerde metalen elektroden en hogere spanningen mogelijk maken, waardoor de capaciteit en de levensduur toenemen Maart 26th, 2021

Coinsmart. Beste Bitcoin-Börse in Europa
Bron: http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=56625

Verder lezen

Nano-technologie

Oxford Instruments Asylum Research brengt module voor variabele magnetische veldmodule uit voor Jupiter XR, atoomkrachtmicroscoop met groot monster

avatar

gepubliceerd

on

Home > Media > Oxford Instruments Asylum Research brengt module voor variabele magnetische veldmodule uit voor Jupiter XR, atoomkrachtmicroscoop met groot monster

Abstract:
Oxford Instruments Asylum Research kondigt de release aan van de Variable Field Module (VFM) -accessoire voor de Jupiter XR atomic force microscope (AFM). Het instelbare magnetische veld dat mogelijk wordt gemaakt door het VFM-accessoire is handig voor toepassingen zoals het afbeelden van het domeinomkeergedrag van ferromagnetische dunne films, het bestuderen van magnetisch veldafhankelijke weerstand in sensorapparaten of het afbeelden van magnetische deeltjes. Dit exclusieve accessoire van Asylum Research kan worden geconfigureerd om het magnetische veld ofwel in het vlak met het monster of uit het vlak toe te passen. "Het VFM-accessoire is uniek voor AFM's voor asielonderzoek en zal onderzoekers in staat stellen hun kennis van ferromagnetische en piëzo-elektrische materialen te vergroten", aldus Dr. Jason Li, manager Applications Scientist bij Oxford Instruments Asylum Research.

Oxford Instruments Asylum Research brengt module voor variabele magnetische veldmodule uit voor Jupiter XR, atoomkrachtmicroscoop met groot monster


Santa Barbara, Californië | Geplaatst op 26 maart 2021

AFM's voor asielonderzoek worden veel gebruikt in veel verschillende industriële en academische onderzoeksgebieden, waaronder energieopslag, polymeren, halfgeleiders en 2D-materialen. De Jupiter XR is een AFM voor grote monsters die plaats biedt aan monsters met een diameter tot 200 millimeter en die gebieden tot 100 × 100 micron inspecteert, terwijl hij toch een ultrahoge resolutie en hoge doorvoer levert, waarbij typische beelden 1 minuut nodig hebben om te verwerven.

- Einde -

Afgegeven voor en namens Oxford Instruments Asylum Research Inc.

####

Over Oxford Instruments Asylum Research
Oxford Instruments Asylum Research is de technologieleider op het gebied van atoomkrachtmicroscopie voor zowel materiaalonderzoek als biowetenschappelijk onderzoek. AFM's voor asielonderzoek worden op grote schaal gebruikt door zowel academische als industriële onderzoekers voor het karakteriseren van monsters uit diverse gebieden, waaronder materiaalkunde, polymeren, dunne films, energieonderzoek en biofysica. Naast routinematige beeldvorming van monstertopografie en ruwheid, bieden AFM's voor asielonderzoek ook ongeëvenaarde resolutie en kwantitatieve meetmogelijkheden voor nano-elektrische, nanomechanische en elektromechanische karakterisering. Recente vorderingen hebben deze metingen veel eenvoudiger en meer geautomatiseerd gemaakt voor meer consistentie en productiviteit. De productlijnen Cypher ™, MFP-3D ™ en Jupiter ™ AFM omvatten een breed scala aan prestaties en budgetten. Asylum Research biedt ook een uitgebreide selectie AFM-sondes, accessoires en verbruiksartikelen. Verkoop-, applicatie- en servicekantoren zijn gevestigd in de Verenigde Staten, Duitsland, Verenigd Koninkrijk, Japan, Frankrijk, India, China en Taiwan, met distributeurskantoren in andere mondiale regio's.

Over Oxford Instruments plc

Oxford Instruments ontwerpt, levert en ondersteunt hoogtechnologische gereedschappen en systemen met een focus op onderzoek en industriële toepassingen. Innovatie is al 60 jaar de drijvende kracht achter de groei en het succes van Oxford Instruments en ondersteunt haar kerndoel om enkele van 's werelds meest urgente uitdagingen aan te gaan.

Oxford Instruments, het eerste technologiebedrijf dat voortkwam uit Oxford University, is nu een wereldwijd bedrijf en staat genoteerd op de FTSE250-index van de London Stock Exchange (OXIG). Haar strategie is erop gericht een klantgerichte, marktgerichte groep te zijn, die de technische en commerciële uitdagingen waarmee haar klanten worden geconfronteerd, begrijpt. De belangrijkste marktsegmenten zijn onder meer Halfgeleider en communicatie, geavanceerde materialen, gezondheidszorg en biowetenschappen en kwantumtechnologie.

Hun portfolio omvat een reeks kerntechnologieën op gebieden zoals omgevingen met lage temperaturen en hoge magnetische velden; Nucleaire magnetische resonantie; Röntgen-, elektronen-, laser- en optische metrologie; atoomkracht microscopie; optische beeldvorming; en geavanceerde groei, afzetting en etsen.

Oxford Instruments draagt ​​bij aan een groenere economie, meer connectiviteit, verbeterde gezondheid en sprongen in wetenschappelijk inzicht. Hun geavanceerde producten en diensten stellen 's werelds toonaangevende industriële bedrijven en wetenschappelijke onderzoeksgemeenschappen in staat om materialen te imago, analyseren en manipuleren tot op atomair en moleculair niveau, waardoor R&D wordt versneld, de productieproductiviteit wordt verhoogd en baanbrekende ontdekkingen worden gedaan.

Voor meer informatie, klik hier

Contacten:
Dominic Paszkeicz

Oxford Instruments Asylum Research Inc.
+ 1-805-696-6467

Copyright © Oxford Instruments Asylum Research

Als u een opmerking heeft, alstublieft Contact ons.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer:
Heerlijk Digg Newsvine Google Yahoo Reddit Magnoliacom opvouwen Facebook

Gerelateerd nieuws Pers

Nieuws en informatie

Druksensor met hoge gevoeligheid en lineaire respons op basis van zachte elektroden met micropilaren Maart 26th, 2021

INBRAIN Neuroelectronics haalt meer dan € 14 miljoen op om slimme op grafeen gebaseerde neurale implantaten te ontwikkelen voor gepersonaliseerde therapieën bij hersenaandoeningen Maart 26th, 2021

Beheersing van bellenvorming op elektroden: studie toont aan dat de bevochtigbaarheid van poreuze elektrode-oppervlakken de sleutel is tot het maken van efficiënte watersplitsende of koolstofopvangende systemen Maart 26th, 2021

180 Degree Capital Corp. geeft tweede open brief uit aan de raad van bestuur en aandeelhouders van Enzo Biochem, Inc. Maart 26th, 2021

2 Dimensionale materialen

INBRAIN Neuroelectronics haalt meer dan € 14 miljoen op om slimme op grafeen gebaseerde neurale implantaten te ontwikkelen voor gepersonaliseerde therapieën bij hersenaandoeningen Maart 26th, 2021

Nanotech-wetenschappers maken 's werelds kleinste origami-vogel Maart 17th, 2021

Imaging

Bruker Light-Sheet Microscopes in Major Comprehensive Cancer Center: nieuw Advanced Imaging Center aangedreven door twee MuVi- en LCS SPIM-microscopen Maart 25th, 2021

Een microscoop die individuele virussen detecteert, kan snelle diagnostiek mogelijk maken Maart 19th, 2021

CEA-Leti richt zich op kankerdetectie en identificatie van micro-organismen en ontwikkelt midden-infrarood, spectrale beeldvormingstechniek: presentaties op Photonics West 2021 laten zien hoe de flexibiliteit van een vroeg stadium van het beeldvormingssysteem breed kan worden toegepast in de medische sector Maart 18th, 2021

Mogelijke toekomsten

INBRAIN Neuroelectronics haalt meer dan € 14 miljoen op om slimme op grafeen gebaseerde neurale implantaten te ontwikkelen voor gepersonaliseerde therapieën bij hersenaandoeningen Maart 26th, 2021

Dankzij het ontwerp kunnen lithiumbatterijen met een langere levensduur en krachtiger worden gebruikt: het gebruik van een nieuwe elektrolyt kan geavanceerde metalen elektroden en hogere spanningen mogelijk maken, waardoor de capaciteit en de levensduur toenemen Maart 26th, 2021

Beheersing van bellenvorming op elektroden: studie toont aan dat de bevochtigbaarheid van poreuze elektrode-oppervlakken de sleutel is tot het maken van efficiënte watersplitsende of koolstofopvangende systemen Maart 26th, 2021

180 Degree Capital Corp. geeft tweede open brief uit aan de raad van bestuur en aandeelhouders van Enzo Biochem, Inc. Maart 26th, 2021

Chiptechnologie

Teamwork laat het licht steeds helderder schijnen: gecombineerde energiebronnen retourneren een uitbarsting van fotonen uit plasmonische gouden nanogaps Maart 18th, 2021

Afstandsbediening voor kwantumstralers: een nieuwe benadering zou een aanwinst kunnen worden voor kwantumcomputers en kwantumsimulatie Maart 12th, 2021

Wetenschappers bouwen de kleinste kabel met daarin een draaischakelaar Maart 12th, 2021

GLOBALFOUNDRIES 22FDX RF-oplossing vormt de basis voor de volgende generatie mmWave Automotive Radar: de volgende generatie automatische radartechnologie, gebaseerd op de 22FDX RF-oplossing van GF, zal voertuigen slimmer maken en wegen nog veiliger dan nu Maart 10th, 2021

Mededelingen

INBRAIN Neuroelectronics haalt meer dan € 14 miljoen op om slimme op grafeen gebaseerde neurale implantaten te ontwikkelen voor gepersonaliseerde therapieën bij hersenaandoeningen Maart 26th, 2021

Dankzij het ontwerp kunnen lithiumbatterijen met een langere levensduur en krachtiger worden gebruikt: het gebruik van een nieuwe elektrolyt kan geavanceerde metalen elektroden en hogere spanningen mogelijk maken, waardoor de capaciteit en de levensduur toenemen Maart 26th, 2021

Beheersing van bellenvorming op elektroden: studie toont aan dat de bevochtigbaarheid van poreuze elektrode-oppervlakken de sleutel is tot het maken van efficiënte watersplitsende of koolstofopvangende systemen Maart 26th, 2021

180 Degree Capital Corp. geeft tweede open brief uit aan de raad van bestuur en aandeelhouders van Enzo Biochem, Inc. Maart 26th, 2021

Toolbox

Bruker Light-Sheet Microscopes in Major Comprehensive Cancer Center: nieuw Advanced Imaging Center aangedreven door twee MuVi- en LCS SPIM-microscopen Maart 25th, 2021

Izon Science lanceert de Exoid om nanodeeltjesmeting te transformeren: het semi-geautomatiseerde Exoid-apparaat maakt gebruik van de nieuwe generatie Tunable Resistive Pulse Sensing (TRPS) -technologie, waardoor de meting van complexe nanodeeltjesgrootte, concentratie en lading mogelijk is - met ongeëvenaarde precisie Maart 23rd, 2021

Een microscoop die individuele virussen detecteert, kan snelle diagnostiek mogelijk maken Maart 19th, 2021

CEA-Leti richt zich op kankerdetectie en identificatie van micro-organismen en ontwikkelt midden-infrarood, spectrale beeldvormingstechniek: presentaties op Photonics West 2021 laten zien hoe de flexibiliteit van een vroeg stadium van het beeldvormingssysteem breed kan worden toegepast in de medische sector Maart 18th, 2021

INDUSTRIEEL

Nieuwe techniek bouwt superharde metalen op uit nanodeeltjes Januari 22nd, 2021

CEA-Leti Papers op IEDM 2020 benadrukken vooruitgang bij het overwinnen van uitdagingen voor het maken van GaN energiebesparende, vermogenselektronische apparaten: galliumnitride wordt gezien als een zeer efficiënte vervanging voor silicium in een breed scala van consumenten- en industriële toepassingen December 17th, 2020

Nanomaterialen maken een dual-mode verwarmings- en koelapparaat mogelijk: het apparaat zou het energieverbruik van HVAC met bijna 20% kunnen verminderen in de VS. December 2nd, 2020

Pekel van industriële kwaliteit, ontmoet uw kryptoniet: boornitride-coating is een belangrijk ingrediënt in hypersaline ontziltingstechnologie November 6th, 2020

Coinsmart. Beste Bitcoin-Börse in Europa
Bron: http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=56618

Verder lezen

Nano-technologie

Dankzij het ontwerp kunnen lithiumbatterijen met een langere levensduur en krachtiger worden gebruikt: het gebruik van een nieuwe elektrolyt kan geavanceerde metalen elektroden en hogere spanningen mogelijk maken, waardoor de capaciteit en de levensduur toenemen

avatar

gepubliceerd

on

Home > Media > Ontwerp zou langere, krachtigere lithiumbatterijen mogelijk kunnen maken: het gebruik van een nieuwe elektrolyt kan geavanceerde metalen elektroden en hogere spanningen mogelijk maken, waardoor de capaciteit en de levensduur toenemen

Röntgentomografiebeelden gemaakt in Brookhaven National Lab tonen het kraken van een deeltje in een elektrode van een batterijcel die een conventionele elektrolyt gebruikte (zoals links te zien). De onderzoekers ontdekten dat het gebruik van een nieuwe elektrolyt het grootste deel van dit scheuren kon voorkomen (rechts). Credits: Afbeelding: met dank aan de onderzoekers
Röntgentomografiebeelden gemaakt in Brookhaven National Lab tonen het kraken van een deeltje in een elektrode van een batterijcel die een conventionele elektrolyt gebruikte (zoals links te zien). De onderzoekers ontdekten dat het gebruik van een nieuwe elektrolyt het grootste deel van dit scheuren kon voorkomen (rechts).
Credits: Afbeelding: met dank aan de onderzoekers

Abstract:
Lithium-ionbatterijen hebben de lichtgewicht elektronische apparaten mogelijk gemaakt waarvan we de draagbaarheid nu als vanzelfsprekend beschouwen, evenals de snelle uitbreiding van de productie van elektrische voertuigen. Maar onderzoekers over de hele wereld blijven grenzen verleggen om steeds grotere energiedichtheden te bereiken - de hoeveelheid energie die kan worden opgeslagen in een bepaalde massa materiaal - om de prestaties van bestaande apparaten te verbeteren en mogelijk nieuwe toepassingen mogelijk te maken, zoals long -range drones en robots.

Dankzij het ontwerp kunnen lithiumbatterijen met een langere levensduur en krachtiger worden gebruikt: het gebruik van een nieuwe elektrolyt kan geavanceerde metalen elektroden en hogere spanningen mogelijk maken, waardoor de capaciteit en de levensduur toenemen


Cambridge, MA | Geplaatst op 26 maart 2021

Een veelbelovende benadering is het gebruik van metalen elektroden in plaats van het conventionele grafiet, met een hogere laadspanning in de kathode. Die inspanningen worden echter belemmerd door een verscheidenheid aan ongewenste chemische reacties die plaatsvinden met de elektrolyt die de elektroden scheidt. Nu heeft een team van onderzoekers aan het MIT en elders een nieuwe elektrolyt gevonden die deze problemen overwint en een aanzienlijke sprong in het vermogen per gewicht van batterijen van de volgende generatie mogelijk maakt, zonder de levensduur op te offeren.

Het onderzoek wordt vandaag gerapporteerd in het tijdschrift Nature Energy in een paper van MIT-professoren Ju Li, Yang Shao-Horn en Jeremiah Johnson; postdoc Weijiang Xue; en 19 anderen bij MIT, twee nationale laboratoria en elders. De onderzoekers zeggen dat de bevinding het mogelijk zou kunnen maken dat lithium-ionbatterijen, die nu doorgaans ongeveer 260 wattuur per kilogram kunnen opslaan, ongeveer 420 wattuur per kilogram kunnen opslaan. Dat zou zich vertalen in een groter bereik voor elektrische auto's en langdurige veranderingen op draagbare apparaten.

De basisgrondstoffen voor deze elektrolyt zijn niet duur (hoewel een van de tussenproducten nog steeds duur is omdat deze beperkt wordt gebruikt), en het proces om het te maken is eenvoudig. Dit voorschot zou dus relatief snel kunnen worden geïmplementeerd, zeggen de onderzoekers.

De elektrolyt zelf is niet nieuw, legt Johnson, hoogleraar scheikunde, uit. Het is een paar jaar geleden ontwikkeld door enkele leden van dit onderzoeksteam, maar voor een andere toepassing. Het maakte deel uit van een poging om lithium-luchtbatterijen te ontwikkelen, die worden gezien als de ultieme langetermijnoplossing voor het maximaliseren van de energiedichtheid van de batterij. Maar er zijn nog veel obstakels waarmee de ontwikkeling van dergelijke batterijen wordt geconfronteerd, en die technologie kan nog jaren weg zijn. Ondertussen blijkt het toepassen van die elektrolyt op lithium-ionbatterijen met metalen elektroden iets dat veel sneller kan.

De nieuwe toepassing van dit elektrodemateriaal werd "enigszins toevallig" gevonden, nadat het aanvankelijk een paar jaar geleden was ontwikkeld door Shao-Horn, Johnson en anderen, in een samenwerkingsverband gericht op de ontwikkeling van lithium-luchtbatterijen.

"Er is nog steeds echt niets dat een goede oplaadbare lithium-luchtbatterij mogelijk maakt", zegt Johnson. Maar "we hebben deze organische moleculen ontworpen waarvan we hoopten dat ze stabiliteit zouden geven in vergelijking met de bestaande vloeibare elektrolyten die worden gebruikt." Ze ontwikkelden drie verschillende op sulfonamide gebaseerde formuleringen, waarvan ze ontdekten dat ze behoorlijk resistent waren tegen oxidatie en andere afbraakeffecten. Vervolgens besloot postdoc Xue, in samenwerking met de groep van Li, dit materiaal met meer standaardkathodes te proberen.

Het type batterij-elektrode dat ze nu hebben gebruikt met deze elektrolyt, een nikkeloxide dat wat kobalt en mangaan bevat, "is het werkpaard van de huidige elektrische auto-industrie", zegt Li, een professor in nucleaire wetenschappen en engineering en materiaalkunde en engineering. .

Omdat het elektrodemateriaal anisotroop uitzet en samentrekt wanneer het wordt opgeladen en ontladen, kan dit leiden tot barsten en verminderde prestaties bij gebruik met conventionele elektrolyten. Maar in experimenten in samenwerking met Brookhaven National Laboratory ontdekten de onderzoekers dat het gebruik van de nieuwe elektrolyt deze verslechtering van spanningscorrosie-scheuren drastisch verminderde.

Het probleem was dat de metaalatomen in de legering de neiging hadden om op te lossen in de vloeibare elektrolyt, waardoor massa verloren ging en het metaal barstte. De nieuwe elektrolyt is daarentegen buitengewoon goed bestand tegen een dergelijke oplossing. Kijkend naar de gegevens van de Brookhaven-tests, zegt Li, was het "een beetje schokkend om te zien dat als je gewoon de elektrolyt vervangt, al deze scheuren verdwenen zijn." Ze ontdekten dat de morfologie van het elektrolytmateriaal veel robuuster is en dat de overgangsmetalen "gewoon niet zo goed oplosbaar zijn" in deze nieuwe elektrolyten.

Dat was een verrassende combinatie, zegt hij, omdat het materiaal nog steeds gemakkelijk lithiumionen doorlaat - het essentiële mechanisme waarmee batterijen worden opgeladen en ontladen - terwijl het de andere kationen, de zogenaamde overgangsmetalen, blokkeert. De opeenhoping van ongewenste verbindingen op het elektrode-oppervlak na vele laad-ontlaadcycli was meer dan vertienvoudigd in vergelijking met de standaard elektrolyt.

"De elektrolyt is chemisch resistent tegen oxidatie van hoogenergetische nikkelrijke materialen, waardoor deeltjesbreuk wordt voorkomen en de positieve elektrode tijdens het fietsen wordt gestabiliseerd", zegt Shao-Horn, hoogleraar werktuigbouwkunde en materiaalkunde en engineering. “De elektrolyt maakt ook stabiel en omkeerbaar strippen en plateren van lithiummetaal mogelijk, een belangrijke stap in de richting van oplaadbare lithium-metaalbatterijen met een energie die twee keer zo hoog is als die van de ultramoderne lithium-ionbatterijen. Deze bevinding zal een katalysator zijn voor verder onderzoek naar elektrolyten en ontwerpen van vloeibare elektrolyten voor lithium-metaalbatterijen die vergelijkbaar zijn met die met vaste-stofelektrolyten. "

De volgende stap is het opschalen van de productie om deze betaalbaar te maken. "We maken het in een zeer gemakkelijke reactie van gemakkelijk verkrijgbare commerciële uitgangsmaterialen", zegt Johnson. Op dit moment is de precursorverbinding die wordt gebruikt om de elektrolyt te synthetiseren duur, maar hij zegt: "Ik denk dat als we de wereld kunnen laten zien dat dit een geweldige elektrolyt is voor consumentenelektronica, de motivatie om verder op te schalen zal helpen om de prijs te verlagen. . "

Omdat dit in wezen een "drop-in" -vervanging is voor een bestaande elektrolyt en geen herontwerp van het hele batterijsysteem vereist, zegt Li, zou het snel kunnen worden geïmplementeerd en binnen een paar jaar op de markt kunnen worden gebracht. “Er zijn geen dure elementen, het is alleen koolstof en fluor. Het is dus niet beperkt door middelen, het is gewoon het proces ”, zegt hij.

Het onderzoek werd ondersteund door het Amerikaanse ministerie van Energie en de National Science Foundation, en maakte gebruik van de faciliteiten van Brookhaven National Laboratory en Argonne National Laboratory.

####

Voor meer informatie, klik hier

Contacten:
Abby Abazorius
MIT News Office
617.253.2709

Copyright © Massachusetts Institute of Technology

Als u een opmerking heeft, alstublieft Contact ons.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer:
Heerlijk Digg Newsvine Google Yahoo Reddit Magnoliacom opvouwen Facebook

Gerelateerde Links

Paper: "Ultra-high-voltage Ni-rijke gelaagde kathodes in praktische Li-metaalbatterijen mogelijk gemaakt door een sulfonamide-gebaseerde elektrolyt.":

Gerelateerd nieuws Pers

Nieuws en informatie

Druksensor met hoge gevoeligheid en lineaire respons op basis van zachte elektroden met micropilaren Maart 26th, 2021

INBRAIN Neuroelectronics haalt meer dan € 14 miljoen op om slimme op grafeen gebaseerde neurale implantaten te ontwikkelen voor gepersonaliseerde therapieën bij hersenaandoeningen Maart 26th, 2021

Oxford Instruments Asylum Research brengt module voor variabele magnetische veldmodule uit voor Jupiter XR, atoomkrachtmicroscoop met groot monster Maart 26th, 2021

Beheersing van bellenvorming op elektroden: studie toont aan dat de bevochtigbaarheid van poreuze elektrode-oppervlakken de sleutel is tot het maken van efficiënte watersplitsende of koolstofopvangende systemen Maart 26th, 2021

180 Degree Capital Corp. geeft tweede open brief uit aan de raad van bestuur en aandeelhouders van Enzo Biochem, Inc. Maart 26th, 2021

Grafeen / grafiet

INBRAIN Neuroelectronics haalt meer dan € 14 miljoen op om slimme op grafeen gebaseerde neurale implantaten te ontwikkelen voor gepersonaliseerde therapieën bij hersenaandoeningen Maart 26th, 2021

Een nieuwe industriestandaard voor batterijen: ultraschone faciliteit voor dispersies van grafeen-nanobuisjes Maart 19th, 2021

Wetenschappers stabiliseren atomair dun boor voor praktisch gebruik Maart 12th, 2021

Laboratoria

Vooruitgang creëert opvouwbare robots met nanogrootte Maart 19th, 2021

Stoere 3D-nanomaterialen bouwen met DNA: Columbia Engineers gebruiken DNA-nanotechnologie om zeer veerkrachtige synthetische op nanodeeltjes gebaseerde materialen te maken die kunnen worden verwerkt met conventionele nanofabricagemethoden Maart 19th, 2021

Govt.-wetgeving / verordening / financiering / beleid

Druksensor met hoge gevoeligheid en lineaire respons op basis van zachte elektroden met micropilaren Maart 26th, 2021

Beheersing van bellenvorming op elektroden: studie toont aan dat de bevochtigbaarheid van poreuze elektrode-oppervlakken de sleutel is tot het maken van efficiënte watersplitsende of koolstofopvangende systemen Maart 26th, 2021

Snelwerkende, kleurveranderende moleculaire sonde voelt wanneer een materiaal op het punt staat te falen Maart 25th, 2021

Een microscoop die individuele virussen detecteert, kan snelle diagnostiek mogelijk maken Maart 19th, 2021

Mogelijke toekomsten

INBRAIN Neuroelectronics haalt meer dan € 14 miljoen op om slimme op grafeen gebaseerde neurale implantaten te ontwikkelen voor gepersonaliseerde therapieën bij hersenaandoeningen Maart 26th, 2021

Oxford Instruments Asylum Research brengt module voor variabele magnetische veldmodule uit voor Jupiter XR, atoomkrachtmicroscoop met groot monster Maart 26th, 2021

Beheersing van bellenvorming op elektroden: studie toont aan dat de bevochtigbaarheid van poreuze elektrode-oppervlakken de sleutel is tot het maken van efficiënte watersplitsende of koolstofopvangende systemen Maart 26th, 2021

180 Degree Capital Corp. geeft tweede open brief uit aan de raad van bestuur en aandeelhouders van Enzo Biochem, Inc. Maart 26th, 2021

ontdekkingen

DNA-metalen dubbele helix: enkelstrengs DNA als supramoleculaire sjabloon voor zeer georganiseerde palladium nanodraden Maart 26th, 2021

Druksensor met hoge gevoeligheid en lineaire respons op basis van zachte elektroden met micropilaren Maart 26th, 2021

INBRAIN Neuroelectronics haalt meer dan € 14 miljoen op om slimme op grafeen gebaseerde neurale implantaten te ontwikkelen voor gepersonaliseerde therapieën bij hersenaandoeningen Maart 26th, 2021

Beheersing van bellenvorming op elektroden: studie toont aan dat de bevochtigbaarheid van poreuze elektrode-oppervlakken de sleutel is tot het maken van efficiënte watersplitsende of koolstofopvangende systemen Maart 26th, 2021

Mededelingen

INBRAIN Neuroelectronics haalt meer dan € 14 miljoen op om slimme op grafeen gebaseerde neurale implantaten te ontwikkelen voor gepersonaliseerde therapieën bij hersenaandoeningen Maart 26th, 2021

Oxford Instruments Asylum Research brengt module voor variabele magnetische veldmodule uit voor Jupiter XR, atoomkrachtmicroscoop met groot monster Maart 26th, 2021

Beheersing van bellenvorming op elektroden: studie toont aan dat de bevochtigbaarheid van poreuze elektrode-oppervlakken de sleutel is tot het maken van efficiënte watersplitsende of koolstofopvangende systemen Maart 26th, 2021

180 Degree Capital Corp. geeft tweede open brief uit aan de raad van bestuur en aandeelhouders van Enzo Biochem, Inc. Maart 26th, 2021

Interviews / Boekbesprekingen / Essays / Rapporten / Podcasts / Journals / White papers / Posters

DNA-metalen dubbele helix: enkelstrengs DNA als supramoleculaire sjabloon voor zeer georganiseerde palladium nanodraden Maart 26th, 2021

Druksensor met hoge gevoeligheid en lineaire respons op basis van zachte elektroden met micropilaren Maart 26th, 2021

Snelwerkende, kleurveranderende moleculaire sonde voelt wanneer een materiaal op het punt staat te falen Maart 25th, 2021

Een microscoop die individuele virussen detecteert, kan snelle diagnostiek mogelijk maken Maart 19th, 2021

Batterijtechnologie / condensatoren / generatoren / piëzo-elektronica / thermo-elektronica / energieopslag

Een nieuwe industriestandaard voor batterijen: ultraschone faciliteit voor dispersies van grafeen-nanobuisjes Maart 19th, 2021

Wetenschappers stabiliseren atomair dun boor voor praktisch gebruik Maart 12th, 2021

Gebouwd om lang mee te gaan: nieuw copolymeerbindmiddel om de levensduur van lithium-ionbatterijen te verlengen: wetenschappers ontwikkelen een nieuw bindmiddel dat de grafietanode van li-ionbatterijen beschermt tegen degradatie, zelfs na 1700 cycli Maart 5th, 2021

Een COSMIC-benadering van wetenschap op nanoschaal: instrument bij Berkeley Lab's Advanced Light Source bereikt wereldleidende resolutie van nanomaterialen Maart 5th, 2021

Coinsmart. Beste Bitcoin-Börse in Europa
Bron: http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=56619

Verder lezen
eSports3 dagen geleden

Gratis Fire World Series APK downloaden voor Android

eSports5 dagen geleden

DreamHack Online Open Ft. Fortnite aprileditie - Hoe te registreren, indeling, datums, prijzenpot en meer

eSports5 dagen geleden

Hikaru Nakamura laat chessbae vallen, verontschuldigt zich voor de YouTube-aanval

eSports3 dagen geleden

Dota 2: Top Mid Heroes of Patch 7.29

eSports16 uur geleden

Overwatch League 2021 Samenvatting dag 1

eSports4 dagen geleden

Ludwig sluit de streamingmarathon van een maand af op de eerste plaats - Wekelijkse Twitch Top 10's, 5-11 april

eSports5 dagen geleden

LoL: MAD Lions zijn de nieuwe koningen van Europa, is het bewind van G2 Esports en Fnatic eindelijk voorbij?

eSports4 dagen geleden

Positie 5 Faceless Void maakt furore in Noord-Amerikaanse Dota 2-pubs na patch 7.29

eSports5 dagen geleden

Apex Legends-update 1.65 brengt vijf nieuwe LTM's voor War Games

eSports13 uur geleden

Fortnite: Epic Vaults Rocket Launchers, Cuddlefish & Explosive Bows From Competitive

eSports4 dagen geleden

Fortnite: Patch Notes v16.20 - Offroad-voertuigmods, creatieve lobby's voor 50 spelers, bugfixes en meer

Blockchain5 dagen geleden

Welk crypto-uitwisselingsplatform is sneller, muntoverdracht of Godex?

eSports5 dagen geleden

Complete gids voor romantiek en huwelijk in Stardew Valley

eSports4 dagen geleden

Wild Rift patch 2.2a brengt tonnen kampioenswisselingen en de toevoeging van Rammus later deze maand

Blockchain4 dagen geleden

Bitcoin Preis steigt op 60.000 USD, neues ATH wahrscheinlich

eSports5 dagen geleden

flusha kondigt nieuwe CSGO-selectie aan met suNny en sergej

eSports5 dagen geleden

TenZ uitgeleend aan Sentinels via finale Valorant Challengers

eSports4 dagen geleden

Fortnite Leak plaagt Aloy-huid van Horizon Zero Dawn

eSports3 dagen geleden

Capcom onthult Ransomware-hack afkomstig van oude VPN

eSports16 uur geleden

C9 White Keiti Chantage Scandal verklaart plotseling ontslag

Trending