سرمایه گذاری مشترک کره جنوبی و آمریکا در الکتروشیمی

در یک پیشرفت قابل توجه در الکتروشیمی، یک تیم مشترک از شیمیدانان فیزیک تجربی و محاسباتی از کره جنوبی و ایالات متحده به پیشرفت قابل توجهی دست یافته است.

تحقیقات آنها بر روی رفتارهای پیچیده مولکول‌های آب در نزدیکی الکترودهای فلزی متمرکز است، موضوعی که پیامدهای عمیقی برای توسعه باتری‌های نسل بعدی مبتنی بر الکترولیت‌های آبی دارد.

به طور سنتی، شیمیدانان از نور لیزر برای روشن کردن مولکول‌ها در مقیاس نانو استفاده می‌کنند و خواص طیف سنجی آنها را برای استنتاج رفتارهای مولکولی مشاهده می‌کنند.

این حال، این رویکرد هنگام مطالعه مولکول‌های آب در نزدیکی الکترودهای فلزی با موانع قابل توجهی روبرو شد.

محققان با یک چالش منحصر به فرد روبرو شدند: اتم‌های فلزی در الکترود تداخل شدیدی ایجاد کردند و حرکات ظریف مولکول‌های آب را پنهان کردند.

این موضوع با تأثیر مولکول‌های آب دورتر، که به نور اعمال شده نیز پاسخ می‌دادند، تشدید شد و جداسازی و مشاهده مولکول‌ها در سطح مشترک الکترود مایع و فلز حیاتی را دشوار می‌کرد.

تیم تحقیقاتی به رهبری شخصیت‌های برجسته‌ای مانند پروفسور مارتین زانی از دانشگاه ویسکانسین در مدیسون و مدیر CHO Minhaeng از مرکز طیف‌سنجی و دینامیک مولکولی مؤسسه علوم پایه، شروع به رسیدگی به این چالش‌ها کردند.

آنها پیشگام تکنیک‌های طیف سنجی جدید بودند و آنها را با شبیه‌سازی‌های کامپیوتری پیشرفته تکمیل کردند تا محدودیت های ناشی از روش های سنتی را دور بزنند.

یک نوآوری کلیدی در رویکرد آنها استفاده از مولکول‌های آلی طراحی شده ویژه برای پوشش سطح الکترود بود.

این اصلاح استراتژیک با هدف به حداقل رساندن تداخل فلزات و در نتیجه افزایش وضوح مشاهدات آنها انجام شد. متعاقباً، این تیم از روش پیچیده‌ای به نام طیف‌سنجی ارتعاشی دو بعدی فمتوثانیه(کلمه فمتوثانیه ترکیبی ازپیشوند اس ای فمتو و واحد ثانیه است که به‌صورتfs نشان داده می‌شود). سطحی استفاده کردند.

این موضوع به آنها اجازه داد تا تغییرات حرکت مولکول‌های آب را در نزدیکی الکترود فلزی به طور دقیق مشاهده و ثبت کنند.

یافته ها مشخص بود، محققان دریافتند که اعمال یک ولتاژ مثبت به الکترود منجر به کاهش سرعت حرکت مولکول‌های آب نزدیک می‌شود.

در مقابل، یک ولتاژ منفی باعث شتاب این حرکات شد. این پدیده به طور مداوم در آزمایش‌های طیف‌سنجی ارتعاشی فمتوثانیه و شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای مشاهده شد و قابلیت اطمینان نتایج آنها را تأیید کرد.

کتر کواک، یکی از مشارکت کنندگان اصلی این مطالعه، به طور خلاصه این یافته ها را خلاصه کرد: “وقتی یک ولتاژ مثبت به الکترود اعمال می شود، حرکت مولکول‌های آب در مجاورت کاهش می‌یابد. برعکس، هنگام اعمال ولتاژ منفی عکس این امر مشاهده می‌شود.”

مدیر CHO Minhaeng بیشتر در مورد اهمیت این کشف توضیح داد: “نتایج این مطالعه اطلاعات مهمی را برای درک واکنش‌های الکتروشیمیایی ارائه می‌دهد و بینش‌های فیزیکی ضروری را برای تحقیق و توسعه باتری‌های الکترولیت آبی در آینده ارائه می‌دهد.”

پیامدهای این تحقیق بسیار گسترده است. این مطالعه با روشن کردن برهمکنش‌های دینامیکی بین مولکول‌های آب و الکترودهای فلزی در شرایط الکتریکی مختلف، راه را برای درک عمیق‌تر فرآیندهای الکتروشیمیایی اساسی هموار می‌کند.

این دانش برای طراحی و توسعه فن‌آوری‌های باتری کارآمدتر، مؤثرتر و پایدارتر، که به طور بالقوه انقلابی در زمینه ذخیره‌سازی انرژی ایجاد می‌کند، حیاتی است.

لینک مفید:مبارزه کره جنوبی با آلودگی هوا

بیشتربدانید:استارت‌آپ اسرائیلی ۷ میلیون دلار برای شیشه‌های هوشمند از آمریکا و آسیا جمع‌آوری می‌کند!

تاریخ:1403/12/6

مهسانعمتی