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6月4日，記者從武漢理工大學(xué)獲悉，該校麥立強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)在場效應(yīng)儲能芯片研究上取得新進(jìn)展，相關(guān)成果在《細(xì)胞》雜志子刊《化學(xué)》上發(fā)表。該團(tuán)隊(duì)在儲能芯片領(lǐng)域，設(shè)計(jì)構(gòu)筑了第一個(gè)單根納米線電化學(xué)儲能器件，實(shí)現(xiàn)單納米基元電化學(xué)儲能器件從0到1的突破，進(jìn)而研制出多點(diǎn)接觸型等10套單納米基元微納電化學(xué)器件。

武漢理工大學(xué)供圖

這項(xiàng)開創(chuàng)性成果，曾受《自然》雜志邀請發(fā)表了該刊首篇以單根納米線電化學(xué)器件為代表的實(shí)時(shí)監(jiān)測電池退化專題論文。這是該團(tuán)隊(duì)在儲能芯片領(lǐng)域又一突破。

據(jù)介紹，儲能芯片是支撐車聯(lián)網(wǎng)、智慧農(nóng)業(yè)、醫(yī)療無線監(jiān)測等技術(shù)發(fā)展的核心器件。然而儲能芯片能量密度低，材料費(fèi)米面結(jié)構(gòu)與電化學(xué)反應(yīng)規(guī)律缺乏研究，難以對其性能進(jìn)行調(diào)制和優(yōu)化。

本研究工作提出調(diào)制材料費(fèi)米能級結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)儲能芯片性能倍增的新思路，通過設(shè)計(jì)構(gòu)筑場效應(yīng)儲能芯片，實(shí)現(xiàn)電化學(xué)工況下材料費(fèi)米面梯度的原位調(diào)控和性能提升。研究表明，通過在儲能材料中原位構(gòu)筑梯度費(fèi)米面結(jié)構(gòu)，拓寬材料的嵌入能級。施加場效應(yīng)后，離子遷移速率提高10倍，材料容量提高3倍以上。

這一研究成果解決了費(fèi)米面梯度對電化學(xué)反應(yīng)影響機(jī)制不明確的科學(xué)難題，實(shí)現(xiàn)了納米線容量與反應(yīng)電勢的協(xié)同提升，填補(bǔ)場效應(yīng)儲能芯片領(lǐng)域的空白，為儲能芯片在物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定科學(xué)基礎(chǔ)。

據(jù)悉，麥立強(qiáng)教授為論文的唯一通訊作者，晏夢雨為該文章第一作者。本研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國家重大科研儀器研制項(xiàng)目的支持。麥立強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)長期致力于納米儲能材料與器件研究，創(chuàng)建了原位表征材料電化學(xué)過程的普適新模型，率先實(shí)現(xiàn)高性能納米線電池及關(guān)鍵材料的規(guī)模化制備和應(yīng)用。取得一系列國際認(rèn)可的創(chuàng)新性成果，先后榮獲國家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（第一完成人）、何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)（青年獎(jiǎng)）等殊榮。