康奈尔大学的研究人员利用大循环和分子笼结构的独特融合✿ღ★，设计出了一种突破性的多孔晶体✿ღ★，从而增强了固态电池中的锂离子传输能力✿ღ★。这种新型晶体设计具有一维纳米通道✿ღ★，可显著提高离子传导性✿ღ★，有望成为更安全的电池✿ღ★，并有望应用于水净化和生物电子学领域✿ღ★。
该项目由康奈尔大学工程系材料科学与工程助理教授优发国际平台网站✿ღ★、论文资深作者钟宇领导✿ღ★，他的实验室专门从事软和纳米级材料的合成研究✿ღ★，这些材料可以推动能源存储和可持续发展技术的发展优发娱乐官网app下载✿ღ★，✿ღ★。
两年前✿ღ★，刚进入康奈尔大学任教的王同学与钟教授取得了联系✿ღ★，王同学是一名本科转学生✿ღ★，刚上大三✿ღ★，热衷于研究项目✿ღ★。
在钟宇的潜在课题清单上✿ღ★，排在首位的是找到制造更安全锂离子电池的方法✿ღ★。 在传统的锂离子电池中✿ღ★，离子是通过液态电解质流动的✿ღ★。 但液态电解质会在电池的阳极和阴极之间形成尖锐的树枝状突起✿ღ★，从而导致电池短路✿ღ★，在极少数情况下还会发生爆炸✿ღ★。
固态电池通常更安全✿ღ★，但也带来了独特的挑战✿ღ★。 在这些电池中优发娱乐官网首页入口网站✿ღ★，由于阻力增大✿ღ★，离子在固体材料中的移动速度较慢✿ღ★。 为了克服这一问题优发国际注册平台✿ღ★，✿ღ★，钟宇希望创造出一种新型多孔晶体优发娱乐官网首页入口网站✿ღ★，以促进离子沿着指定的路径移动✿ღ★。 这条通道必须能让锂离子与晶体结构之间的相互作用降到最低优发国际手机版唯一官网下载✿ღ★，✿ღ★，防止离子粘连✿ღ★，从而实现顺畅的移动狂野小农民二狗电视剧在线观看✿ღ★。 此外✿ღ★，晶体还需要容纳高浓度的离子狂野小农民二狗电视剧在线观看✿ღ★，以保持高效的导电性✿ღ★。
在学院工程学习计划（Engineering Learning Initiatives）的资助下✿ღ★，王着手设计了一种方法优发娱乐官网首页入口网站✿ღ★，将两种具有互补形状的偏心分子结构（大环和分子笼）融合在一起✿ღ★。
大环是具有 12 个或更多原子环的分子✿ღ★，而 m分子笼是多环化合物✿ღ★，与其名称大致相同优发国际游戏✿ღ★。大环和分子笼都有内在孔隙✿ღ★，离子可以在这些孔隙中停留和通过✿ღ★。将它们用作多孔晶体的构件✿ღ★，晶体就会有很大的空间来存储离子✿ღ★，并有相互连接的通道来传输离子✿ღ★。
王将这些成分融合在一起狂野小农民二狗电视剧在线观看狂野小农民二狗电视剧在线观看✿ღ★，中心是一个分子笼狂野小农民二狗电视剧在线观看优发娱乐官网首页入口网站✿ღ★，径向连接着三个大环优发娱乐官网首页入口网站✿ღ★，就像翅膀或手臂✿ღ★。 这些大环笼分子利用氢键和相互交错的形状自组装成更大✿ღ★、更复杂的三维晶体✿ღ★，这种晶体是纳米多孔的优发国际随优而动一触即发✿ღ★。✿ღ★，具有一维通道--这是离子传输的理想通道--离子导电率高达每厘米8.3×10-4西门子✿ღ★。这种电导率是这些基于分子的固态锂离子导电电解质的最高纪录优发游戏官网✿ღ★，✿ღ★。
研究人员获得晶体后优发娱乐官网首页入口网站✿ღ★，需要更好地了解其构成✿ღ★，因此他们与材料科学与工程学教授✿ღ★、09 年博士 Judy Cha 和机械与航空航天工程学助理教授 Jingjie Yeo 合作✿ღ★，前者使用扫描透射电子显微镜探索晶体结构✿ღ★，后者则通过模拟阐明分子与锂离子之间的相互作用✿ღ★。
钟宇说✿ღ★：因此✿ღ★，将所有的部分结合在一起✿ღ★，我们最终很好地理解了为什么这种结构能很好地进行离子传输✿ღ★，以及为什么我们能用这种材料获得如此高的电导率✿ღ★。
除了制造更安全的锂离子电池✿ღ★，这种材料还有可能用于分离水净化过程中的离子和分子✿ღ★，以及制造用于生物电子电路和传感器的离子-电子混合导电结构✿ღ★。
这种大环笼分子绝对是这个领域的新事物✿ღ★，钟宇说✿ღ★。分子笼和大环已经为人所知有一段时间了✿ღ★，但如何真正利用这两种分子的独特几何形状来引导新的✿ღ★、更复杂的结构的自组装✿ღ★，这还是一个未开发的领域✿ღ★。 现在狂野小农民二狗电视剧在线观看✿ღ★，我们小组正在研究不同分子的合成狂野小农民二狗电视剧在线观看✿ღ★，以及如何将它们组装成具有不同几何形状的分子✿ღ★，从而扩大制造新型纳米多孔材料的所有可能性✿ღ★。 也许是为了锂离子导电性✿ღ★，也许是为了许多其他不同的应用✿ღ★。