我去了加州理工學(xué)院，得到的只是這件 T 恤……以及一種發(fā)現(xiàn)復(fù)雜有趣材料的新方法。
加州理工學(xué)院和谷歌的研究人員將計(jì)算機(jī)自動(dòng)化與最初用于打印 T 恤設(shè)計(jì)的噴墨打印機(jī)相結(jié)合，開(kāi)發(fā)出一種高通量方法來(lái)識(shí)別具有有趣特性的新型材料。在該過(guò)程的試運(yùn)行中，他們篩選了數(shù)十萬(wàn)種可能的新材料，并發(fā)現(xiàn)了一種由鈷、鉭和錫制成的材料，其透明度可調(diào)，可作為化學(xué)反應(yīng)的良好催化劑，同時(shí)在強(qiáng)酸性電解質(zhì)中保持穩(wěn)定。
在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊(PNAS) 上發(fā)表的一篇科學(xué)文章中描述了這項(xiàng)工作，由加州理工學(xué)院的 John Gregoire 和 Joel Haber 以及谷歌的 Lusann Yang 領(lǐng)導(dǎo)。它以在加州理工學(xué)院能源部 (DOE) 能源創(chuàng)新中心人工光合作用聯(lián)合中心 (JCAP) 進(jìn)行的研究為基礎(chǔ)，并繼續(xù)與 JCAP 的繼任者液體陽(yáng)光聯(lián)盟(LiSA) 合作，這是一項(xiàng)由美國(guó)能源部資助的項(xiàng)目，旨在簡(jiǎn)化將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為燃料所需的復(fù)雜步驟，使該過(guò)程更加高效。
創(chuàng)造新材料并不像將幾個(gè)不同的元素放入試管并搖晃它看看會(huì)發(fā)生什么那么簡(jiǎn)單。您需要將您組合的元素在原子水平上相互結(jié)合，以創(chuàng)造出新的和不同的東西，而不僅僅是成分的異質(zhì)混合物。由于元素周期表上各種方塊的可能組合幾乎無(wú)限，因此挑戰(zhàn)在于知道哪種組合會(huì)產(chǎn)生這種材料。
“材料發(fā)現(xiàn)可能是一個(gè)慘淡的過(guò)程。如果你無(wú)法預(yù)測(cè)在哪里可以找到所需的特性，你可能會(huì)在整個(gè)職業(yè)生涯中混合隨機(jī)元素，卻永遠(yuǎn)找不到任何有趣的東西，”應(yīng)用物理學(xué)和材料科學(xué)研究教授 Gregoire 說(shuō)， JCAP 研究員和 LiSA 團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。
當(dāng)組合少量單個(gè)元素時(shí)，材料科學(xué)家通常可以根據(jù)新材料的組成部分預(yù)測(cè)新材料可能具有的特性。然而，當(dāng)制造出更復(fù)雜的混合物時(shí)，這個(gè)過(guò)程很快就變得站不住腳了。
“在材料科學(xué)中，任何超過(guò)兩種元素都被認(rèn)為是‘高維’，”格雷瓜爾說(shuō)。“大多數(shù)或所有的一種和兩種金屬氧化物都是已知的，”他說(shuō)。“未知邊界是三個(gè)或更多在一起。”(金屬氧化物是包含帶正電的金屬離子或陽(yáng)離子和帶負(fù)電的氧離子或陰離子的固體材料;例如，鐵銹就是氧化鐵。)
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