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超显微镜观察到锂离子在双层石墨烯中迁移【188体育登录】

2020-10-13 03:47:01

188体育登录:德国斯图加特马普固态研究所和乌尔姆大学的科学家用于超强显微镜(SALVE),仔细观察到以原子分辨率表明的锂离子在电化学充放电过程中的展现出,证明了在单个纳米电池中双层石墨烯再次发生的共轭锂离子吸取。研究成果公开发表在近期一期的《大自然》杂志上。

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斯图加特马普固态研究所物理学家于尔根·斯迈特讲解说道,研究表明“显碳化合物最合适用作锂基电化学存储系统,在此系统中,锂继续储存在碳主体中”。这一项目由巴符州基金会资助,目的是研究锂在二维碳化合物(如原子水平的石墨烯)中的储存和蔓延。为此,斯迈特和他的博士生研发了一种由双层石墨烯构成的“微型电池”。

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石墨烯归属于二维材料,由单个碳原子层构成。在只有0.3纳米厚的细长电化学微电池的一端,研究人员在顶部产生了沉淀有锂盐的电解质液滴。为使电解质不阻碍电子显微照片,实验必需精确定位和机械平稳,他们使用了一种技巧,即加到了在紫外线下烧结的聚合物,使液滴沦为凝胶状液体回到原地。

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实验表明,当电压产生到纳米电池时,锂离子从电解质液滴迁入到石墨烯双层的间隙中,并在那里积存;除去电位差时,积累储存的锂又沉淀并迁入返回电解质液滴中。在原子水平上,这种过程很难被“原位”仔细观察。乌尔姆大学乌特·凯瑟教授领导的团队利用超强显微镜首次证明了石墨烯在原子水平上的映射。

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实验结果让研究人员深感惊讶,传统的石墨恩电池只有少数密切冲刷的锂在两层碳层之间,而在石墨烯纳米电池里找到十分密集的锂层。凯瑟教授称之为,超强显微镜为解读纳米电池获取了独有的途径,能在石墨烯夹层中仔细观察锂等轻元素的蔓延是一项极大的科学挑战,传统的入射电子显微镜(TEM)做到将近。

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总编辑圈点石墨烯是二维材料家族中最有名的。2004年英国科学家制取出有这种由单层碳原子包含的超强薄片,后来取得2010年诺贝尔物理学奖。自那以后,二维材料步入研发热潮,由单层原子包含的锡烯、二硫化钼和黑磷等大大被研发出来。令人称奇的是,同一种物质,从传统的三维世界转入二维国度后,之后经常出现许多十分独有的物理、化学性质。

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期望二维材料能为新一代电子元器件和电池的研发带给新的有可能。。

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