电场增强石墨烯的能量和计算能力

研究人员在 国家石墨烯研究所 他们取得了突破性的发现，可能会彻底改变能源利用和信息计算。 他们的研究发表在 自然它揭示了电场效应如何选择性地加速石墨烯中的耦合电化学过程。

电化学过程对于电池、燃料电池和电解槽等可再生能源技术至关重要。 然而，它们的效率常常受到反应缓慢和不良副作用的影响。 传统方法专注于新材料，但仍然存在重大挑战。

曼彻斯特队由 马塞洛·洛萨达·伊达尔戈博士，采取了新的做法。 他们成功地切断了石墨烯电极内电荷和电场之间不可分割的联系，从而实现了对这种材料中电化学过程的前所未有的控制。 这一突破挑战了之前的假设，并为能源技术开辟了新的视野。

马塞洛·洛萨达·伊达尔戈 (Marcelo Lozada Hidalgo) 博士认为这一发现具有变革性，“我们已经能够打开一个以前无法访问的参数空间，一种可视化的方法是想象一个给定的乡村有丘陵和山谷的田野。系统，如果有给定的催化剂，电化学过程将沿着穿过该场的特定路径发生，如果该路径穿过高山或深谷，我们的工作表明，至少对于我们在这里研究的过程而言。 ，我们可以到达整个田野，如果有一座山或一个山谷我们不想去他，我们可以避开他。

该研究重点关注与氢催化剂和电子设备的基本质子化相关的过程。 具体来说，该团队检查了石墨烯中的两个质子化过程：

质子转移：该过程对于开发新型氢催化剂和燃料电池膜非常重要。

质子吸附（氢化）：对于晶体管等电子设备很重要，该过程可以打开和关闭石墨烯的导电性。

传统上，这些过程与石墨烯设备耦合，因此很难在不影响另一个过程的情况下控制一个过程。 研究人员能够将这些过程分开，并发现电场效应可以显着加速质子转移，同时独立驱动氢化过程。 这种选择性加速是出乎意料的，并提供了一种驱动电化学过程的新方法。

该研究的第一作者 Jin Cheng Tong 博士强调了能源应用中更广泛的影响，他说：“我们已经证明电场效应可以解构并加速二维晶体中的电化学过程，这可以与最新技术相结合。艺术催化剂有效地驱动复杂的过程，例如减少“二氧化碳，这继续带来巨大的社会挑战”。

共同第一作者杨明付博士指出了在计算中的潜在应用：“控制这些过程使我们的石墨烯设备具有存储器和逻辑门的双重功能，这为使用质子的新计算网络铺平了道路。可以实现嵌入式模拟计算设备。”

国家石墨烯研究所 (NGI) 是世界领先的石墨烯和二维材料中心，专注于基础研究。 该大学位于曼彻斯特大学，安德烈·海姆教授 (Andre Geim) 教授和科斯特亚·诺沃肖洛夫 (Kostya Novoselov) 爵士于 2004 年首次分离出石墨烯，该大学是该领域领导者的所在地，是一个由做出变革性发现的研究专业人士组成的社区。 这种专业知识与价值 1300 万英镑的领先设施相匹配，例如全球学术界最大的 5 级和 6 级洁净室，使 NGI 能够在关键领域开发重要的工业应用，包括：复合材料、功能膜、能源和膜. 绿色氢、2D 超高真空材料、纳米医学、2D 打印电子学和表征。