Verbind je met ons

Nano-technologie

Nieuwe studie onderzoekt fotonica voor kunstmatige intelligentie en neuromorfe computers

avatar

gepubliceerd

on

Home > Media > Nieuwe studie onderzoekt fotonica voor kunstmatige intelligentie en neuromorfe computers

Conceptuele lay-out van een toekomstige fotonische neuromorfische computer. Foto door: Thomas Ferreira de Lima
Conceptuele lay-out van een toekomstige fotonische neuromorfische computer. Foto door: Thomas Ferreira de Lima

Abstract:
Wetenschappers hebben een fascinerend nieuw inzicht gegeven in de volgende stappen om snelle, energiezuinige, toekomstige computersystemen te ontwikkelen die licht gebruiken in plaats van elektronen om informatie te verwerken en op te slaan - met hardware die rechtstreeks is geïnspireerd door het functioneren van het menselijk brein.

Nieuwe studie onderzoekt fotonica voor kunstmatige intelligentie en neuromorfe computers


Exeter, VK | Geplaatst op 1 februari 2021

Een team van wetenschappers, waaronder professor C. David Wright van de Universiteit van Exeter, heeft het toekomstige potentieel van computersystemen verkend door fotonica te gebruiken in plaats van conventionele elektronica.

Het artikel is vandaag (29 januari 2021) gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Nature Photonics.

De studie richt zich op mogelijke oplossingen voor een van 's werelds meest urgente computerproblemen: hoe computertechnologieën kunnen worden ontwikkeld om deze gegevens op een snelle en energiezuinige manier te verwerken.

Moderne computers zijn gebaseerd op de von Neumann-architectuur waarin de snelle Central Processing Unit (CPU) fysiek gescheiden is van het veel langzamere programma- en datageheugen.

Dit betekent dat de computersnelheid beperkt is en er stroom wordt verspild door de noodzaak om continu gegevens van en naar het geheugen en de processor over te dragen via bandbreedtebeperkte en energie-inefficiënte elektrische verbindingen - bekend als de von Neumann-bottleneck.

Als gevolg hiervan wordt geschat dat meer dan 50% van de kracht van moderne computersystemen wordt verspild door simpelweg gegevens te verplaatsen.

Professor C David Wright, van het Department of Engineering van de University of Exeter, en een van de co-auteurs van de studie legt uit: `` Het is duidelijk dat er een nieuwe aanpak nodig is - een die de belangrijkste informatieverwerkingstaken van computergebruik en geheugen kan samensmelten. die het vermogen om te leren, zich aan te passen en te evolueren rechtstreeks in hardware kan opnemen, en een einde maakt aan energieverslindende en snelheidsbeperkende elektrische verbindingen. "

Fotonische neuromorfe computers zijn zo'n benadering. Hier worden signalen gecommuniceerd en verwerkt met behulp van licht in plaats van elektronen, waardoor toegang wordt verkregen tot veel hogere bandbreedtes (processorsnelheden) en het energieverlies aanzienlijk wordt verminderd.

Bovendien proberen de onderzoekers de computerhardware zelf isomorf te maken met het biologische verwerkingssysteem (hersenen), door apparaten te ontwikkelen die de basisfuncties van hersenneuronen en synapsen direct nabootsen, en deze vervolgens met elkaar te verbinden in netwerken die snelle, parallelle, adaptieve verwerking kunnen bieden. voor kunstmatige intelligentie en machine learning-toepassingen.

De state-of-the-art van dergelijk fotonisch 'hersenachtig' computergebruik, en de waarschijnlijke toekomstige ontwikkeling ervan, staat centraal in een artikel getiteld 'Photonics for artificial intelligence and neuromorphic computing', gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Nature Photonics door een vooraanstaand internationaal team van onderzoekers uit de VS, Duitsland en het VK.

####

Voor meer informatie, klik hier

Contacten:
Duncan Sandes
07-789-874-838

@uniofexeter

Copyright © Universiteit van Exeter

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

Photonics for artificial intelligence and neuromorphic computing, BJ Shastri et al., Nature Photonics, doi: 10.1038 / s41566-020-00754-y:

Gerelateerd nieuws Pers

Nieuws en informatie

Dynamisch 3D-printproces heeft een door licht aangedreven draai: licht biedt vrijheid om elke laag te besturen en verbetert de precisie en snelheid Februari 4th, 2021

180 Degree Capital Corp. publiceert een open brief aan de raad van bestuur en aandeelhouders van Enzo Biochem, Inc. Februari 4th, 2021

Ontdekking zou kunnen leiden tot zelfrijdende robots Februari 2nd, 2021

Techniek voor medicijnafgifte met nanodeeltjes is veelbelovend voor de behandeling van alvleesklierkanker: de methode werkt mogelijk ook voor borst-, prostaat- en eierstokkanker Januari 29th, 2021

Mogelijke toekomsten

Dynamisch 3D-printproces heeft een door licht aangedreven draai: licht biedt vrijheid om elke laag te besturen en verbetert de precisie en snelheid Februari 4th, 2021

Ontdekking zou kunnen leiden tot zelfrijdende robots Februari 2nd, 2021

Draden die aanvoelen hoe en wanneer je beweegt? Nieuwe technologie maakt het mogelijk: ingenieurs hebben draadsensoren gemaakt die op de huid kunnen worden bevestigd om beweging in realtime te meten, met mogelijke gevolgen voor het volgen van gezondheid en prestaties Januari 29th, 2021

Van warmte tot spin tot elektriciteit: inzicht in spintransport in thermo-elektrische apparaten: wetenschappers werpen licht op hoe de magnetische eigenschappen van 2D-tussenlagen de effecten van spinaccumulatie in thermo-elektrische heterostructuren kunnen versterken Januari 29th, 2021

Chiptechnologie

Organisch gaan: uOttawa-team beseft de grenzeloze mogelijkheden van draagbare elektronica Januari 28th, 2021

Een beetje zeep vereenvoudigt het maken van 2D-nanovlokken: de experimenten van Rice Lab verfijnen de verwerking van hexagonaal boornitride Januari 27th, 2021

Atomen tot stilstand brengen: NIST verkleint laserkoeling in januari Januari 21st, 2021

CEA-Leti meldt een doorbraak op het gebied van machinaal leren die de weg opent naar Edge Learning: artikel in de natuur Elektronicadetails Methode die voordeel haalt uit niet-idealiteiten van RRAM om intelligente systemen te creëren met potentiële medisch-diagnostische toepassingen Januari 20th, 2021

Optisch computergebruik / fotonisch computergebruik

Atomen tot stilstand brengen: NIST verkleint laserkoeling in januari Januari 21st, 2021

USTC ontwikkelt plasmonische metaaloxidematerialen met ultrahoge prestaties Januari 11th, 2021

Perfecte transmissie door barrière met behulp van geluid: nieuwe studie heeft voor het eerst experimenteel aangetoond dat een eeuwenoude kwantumtheorie dat relativistische deeltjes een barrière kunnen passeren met 100% transmissie December 29th, 2020

Experiment maakt 'snapshots' van licht, stopt licht, gebruikt licht om eigenschappen van materie te veranderen December 25th, 2020

ontdekkingen

Dynamisch 3D-printproces heeft een door licht aangedreven draai: licht biedt vrijheid om elke laag te besturen en verbetert de precisie en snelheid Februari 4th, 2021

Ontdekking zou kunnen leiden tot zelfrijdende robots Februari 2nd, 2021

Draden die aanvoelen hoe en wanneer je beweegt? Nieuwe technologie maakt het mogelijk: ingenieurs hebben draadsensoren gemaakt die op de huid kunnen worden bevestigd om beweging in realtime te meten, met mogelijke gevolgen voor het volgen van gezondheid en prestaties Januari 29th, 2021

Van warmte tot spin tot elektriciteit: inzicht in spintransport in thermo-elektrische apparaten: wetenschappers werpen licht op hoe de magnetische eigenschappen van 2D-tussenlagen de effecten van spinaccumulatie in thermo-elektrische heterostructuren kunnen versterken Januari 29th, 2021

Mededelingen

Dynamisch 3D-printproces heeft een door licht aangedreven draai: licht biedt vrijheid om elke laag te besturen en verbetert de precisie en snelheid Februari 4th, 2021

180 Degree Capital Corp. publiceert een open brief aan de raad van bestuur en aandeelhouders van Enzo Biochem, Inc. Februari 4th, 2021

Ontdekking zou kunnen leiden tot zelfrijdende robots Februari 2nd, 2021

Van warmte tot spin tot elektriciteit: inzicht in spintransport in thermo-elektrische apparaten: wetenschappers werpen licht op hoe de magnetische eigenschappen van 2D-tussenlagen de effecten van spinaccumulatie in thermo-elektrische heterostructuren kunnen versterken Januari 29th, 2021

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

Dynamisch 3D-printproces heeft een door licht aangedreven draai: licht biedt vrijheid om elke laag te besturen en verbetert de precisie en snelheid Februari 4th, 2021

Ontdekking zou kunnen leiden tot zelfrijdende robots Februari 2nd, 2021

Draden die aanvoelen hoe en wanneer je beweegt? Nieuwe technologie maakt het mogelijk: ingenieurs hebben draadsensoren gemaakt die op de huid kunnen worden bevestigd om beweging in realtime te meten, met mogelijke gevolgen voor het volgen van gezondheid en prestaties Januari 29th, 2021

Van warmte tot spin tot elektriciteit: inzicht in spintransport in thermo-elektrische apparaten: wetenschappers werpen licht op hoe de magnetische eigenschappen van 2D-tussenlagen de effecten van spinaccumulatie in thermo-elektrische heterostructuren kunnen versterken Januari 29th, 2021

Artificial Intelligence

CEA-Leti meldt een doorbraak op het gebied van machinaal leren die de weg opent naar Edge Learning: artikel in de natuur Elektronicadetails Methode die voordeel haalt uit niet-idealiteiten van RRAM om intelligente systemen te creëren met potentiële medisch-diagnostische toepassingen Januari 20th, 2021

Nieuwe superresolutiemethode onthult fijne details zonder constant in te moeten zoomen Augustus 12th, 2020

Machine learning onthult recept voor het bouwen van kunstmatige eiwitten Juli 24th, 2020

Natuurkunde aanleren aan neurale netwerken verwijdert 'chaosblindheid' Juni 19, 2020

Fotonica / Optica / Lasers

Baanbrekende nieuwe techniek kan een revolutie teweegbrengen in beeldvormingssystemen met superresolutie Januari 22nd, 2021

Atomen tot stilstand brengen: NIST verkleint laserkoeling in januari Januari 21st, 2021

Chemische katalysatoren beheersen met gebeeldhouwd licht Januari 15th, 2021

USTC ontwikkelt plasmonische metaaloxidematerialen met ultrahoge prestaties Januari 11th, 2021

Bron: http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=56546

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
eSports2 dagen geleden

chessbae verwijderd als moderator van Chess.com te midden van drama

Fintech5 dagen geleden

Het Ripple-partnerschap van Novatti leeft in de Filippijnen

eSports4 dagen geleden

Heldengids voor Dota 2 Dawnbreaker

eSports3 dagen geleden

Waarom verbood Twitch het woord 'zwaarlijvig' uit zijn voorspellingen?

eSports4 dagen geleden

Dallas Empire ontsnapt met een overwinning tegen Minnesota in de 2e fase Major

eSports4 dagen geleden

Een gedetailleerde kijk op Dawnbreaker, de eerste nieuwe carry van Dota 2 in vier jaar

Fintech5 dagen geleden

TrueLayer zamelt $ 70 miljoen in om 's werelds meest waardevolle Open Banking-netwerk op te bouwen

eSports4 dagen geleden

Dota 2 nieuwe held: een lijst met mogelijke verdachten

eSports4 dagen geleden

Dota 2: Patch 7.29 Analyse van belangrijkste wijzigingen

eSports23 uur geleden

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

eSports5 dagen geleden

B-Hopping in CSGO: hoe het te doen en het gebruik ervan in een wedstrijd

Fintech5 dagen geleden

Cape kende een MVP-subsidie ​​toe om een ​​nieuwe golf van door Open Banking aangedreven tools voor bedrijfsfinanciering op gang te brengen

eSports3 dagen geleden

Dota 2: Team Nigma voltooit Dota 2-selectie met iLTW

Fintech2 dagen geleden

Peppermint Innovation in Australië tekent een overeenkomst met de toonaangevende microfinanciële dienstverlener in de Filippijnen

eSports5 dagen geleden

WTL 2021 Zomer - Samenvatting van week 2 en preview van week 3

eSports4 dagen geleden

Apex Legends-tierlijst: de beste legendes om te gebruiken in seizoen 8

Blockchain4 dagen geleden

Krypto-News Roundup 9. april

eSports4 dagen geleden

xQc noemt ZULUL-supporters racistisch omdat ze Twitch-emote terug willen

eSports4 dagen geleden

Dota 2 patch 7.29: Impact van Outposts, Water Runes en andere belangrijke algemene gameplay-veranderingen

eSports4 dagen geleden

LYNK & CO van Geely Holdings sponsort het LPL-team van LNG Esports

Trending