在充电/放电过程中锂电池电极的结构和电子演化的研究对于了解LI的存储/释放机制至关重要,并优化了这些材料,以实现高性能和循环性。在过去的20年中,在过去的20年中,已经开发出了几种原位和现代技术,例如X射线衍射XRD,1-11 X射线吸收光谱XAS XAS,12-15和Mössbauer,Mössbauer,16 Raman,ir和NMR 17,18 Specopies已开发出来。对电池材料的原位评估,即在封闭的电化学电池内观察,带来在线信息,并消除了通过环境气氛操纵高反应性粉末的风险。它允许研究复杂的反应机制,并证明由于电极s内的结构和电子过渡而导致的各种化学系统中的电压 - 组合物非常令人满意。可以在标准实验室衍射仪和同步加速器源设备中进行原位XRD研究,该设施可提供比常规X射线管所输送的光子量高几个数量级的X射线光束。到此为止,已经设计了几种用于转移或传输几何形状的电化学细胞。在标准X射线衍射仪中,高质量位置敏感探测器的最新开发使得在实验室中更容易使用此类技术。使用带状结构计算和数据模拟的最新方法在允许对电化学锂插入/提取过程中的化学键进行精确分析方面非常成功。在要研究的材料方面非常普遍,最近在伸展的X射线吸收膜结构Exafs和X射线吸收接近边缘结构Xanes Xanes Xanes模式中,最近在延伸的X射线吸收膜结构中广泛执行了原位XAS的结构变化和电子传递现象。例如,尽管信号的EXAFS部分提供了有关其自身吸收原子选择的近距离环境的直接结构信息,但可以将光谱的XANES部分大致看作是给定原子的空电子状态的图片,并允许在静脉内和反流中监测这些水平的收费过程。19此外,同步设施中弯曲的单晶的开发和使用分散X射线吸收结构以及单色QuickXAS快速旋转的可能性为研究的新方法铺平了道路,以研究对电池材料的研究。使用非常短的收购时间的可能性,通常是XRD和XAS几秒钟的顺序,确实允许我们投资 -
项目详细信息:手性是生命的定义特征,保留在进化中,并深深地嵌入生物过程中。所有基本生命的基础,例如蛋白质和DNA,都是手性的。传统上与结构特性有关,手性在过去的二十年中已成为独特的电子现象的来源,共同称为手性诱导的自旋选择性(CISS)。这些影响源于显着的观察结果,即通过手性分子的电子表现出自旋极化。虽然尚未完全了解基本机制,但CISS在实验上有充分的文献记录,尤其是在金属手续 - 中间连接处。最近,在纯有机二元分子中也观察到了它,并确定其超出接口的相关性。ciss被认为对生物学和技术具有深远的影响。效果可以通过减少反向散射或将自旋依赖性项引入手性结构的相互作用能来提高电子转移效率。CISS还可以直接影响化学反应吗?激进对机理(RPM)是一种描述自由基对的自旋依赖性重组的量子过程,它提供了将CISS生成的自旋极化转换为化学结果的诱人可能性。rpm描述了对自由基成对的量子自旋运动如何导致磁场效应,并通过提供磁受伤的基础的机械基础来获得一定的流行 - 许多动物物种感知地震磁场的能力 - 形成了量化生物学的核心培养基。2。我们假设将CISS耦合到rpm可以揭示新的量子行为,从而增强了激进对的弱磁场灵敏度,并保护其自旋动力学免受环境噪声引起的脱谐解。该项目探讨了CISS与RPM结合,可以加深我们对磁受伤,发现其他量子生物学现象的理解,并激发创新的生物自发性应用。研究目标:1。提前量子生物学:研究CISS调节的自由基对自旋动力学如何有助于磁体受体和其他磁场效应,以解决传统RPM模型中的局限性。利用技术的生物映射:探索自旋偏振电子传递如何在诸如光伏,电解碳固定和水分裂等技术中改善激进/极性驱动的过程。方法论:该跨学科项目通过以下方法整合了量子物理,计算化学和生物物理学:1。自旋动力学建模:开发分子动力学知情的模型,以CISS驱动的自由基对反应中的开放系统自旋动力学模型,在生物磁磁传感器加密组合体,DNA和相关系统中。结合了逼真的自旋松弛机制和自由基间相互作用。2。螺旋结构中的自旋极化:与Banerjee教授(UCLA)合作,使用相对论Kohn-Sham密度功能理论评估生物和合成螺旋结构的自旋极化潜力。3。技术应用:将CISS和RPM与扩散输入相结合
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物质的三个状态是固体,液体和气体。- **固体**:在这种状态下,分子紧密地包装在一起,几乎没有移动的自由。这会导致刚性结构保持其形状和体积,无论外部压力或温度变化如何。固体的一个例子是冰,在标准大气压力下0°C以上加热时,它仅在水中融化。- **液体**:在液态下,分子靠近,但具有足够的能量可以自由移动。这种柔韧性允许液体在保持恒定体积的同时采用其容器的形状。液体的一个例子是水,它可以以低于0°C的冰或100°C以上的蒸汽存在。- **气**:在气态状态下,分子具有足够的能量,可以自由和快速移动任何方向。他们不会相互互动,这意味着气体往往会扩展以填充容器,同时保持其体积和形状。气体的一个例子是氧气,随着温度的降低,它变得更加致密,并且能够散布得较低。由于其分子之间的相互作用,每个物质都表现出独特的特性。这些分子的能级确定物质在给定的温度和压力下是否保持固体,液体或气态状态。物质具有四个主要状态:固体,液体,气体和血浆,但我们将重点放在前三个。固体具有确定的形状和体积,颗粒紧密堆积在一起。这些现象是在凝结物理学中研究的。液体具有其容器的形状,具有确定的体积,颗粒自由移动但仍然相互作用。气体还具有其容器的形状,既没有明确的形状也不具有确定的体积,并且粒子高度可移动,彼此弱吸引。在低温下,固体材料中的电子可以分为不同的阶段,包括具有零电阻的超导状态。磁性状态,例如铁磁性和抗铁磁性,也可以视为在特定模式中旋转对齐的物质阶段。在恒星或早期宇宙中发现的极端条件下,原子可以分解成其组成部分,从而导致物质或夸克物质,这是在高能量物理学中研究的。对20世纪物质特性的理解导致识别了许多物质状态,包括一些值得注意的例子。固体在没有容器的情况下表现出明确的形状和体积,而无定形固体缺乏远距离顺序。晶体固体的原子有常规图案,准晶体显示长期顺序,但没有重复模式。多态材料可以存在于不同的结构阶段,这些阶段被认为是物质的独立状态。液体符合其容器,但保持恒定的体积,而气体则膨胀以填充容器。介质状态(例如塑料晶体和液晶)在固体和液体之间表现出中等特性。这些现象在1920年代进行了预测,但直到1995年才观察到。超临界流体结合了液体和气体的特性,存在于高温和压力下,其中液体和气体之间的区别消失了。等离子体与气体不同,其中包含大量的游离电子和对电磁力反应强烈反应的电离原子。Bose-Einstein冷凝物是玻色子占据相同量子状态的相,而费米米奇冷凝物涉及像玻色子一样表现的成对费米子。超导性是一种现象,当某些物质冷却以下时,某些物质表现出零电阻和磁场的驱动。该状态具有各种形式,包括BCS理论所描述的常规超导体和破坏额外对称性的非常规的超导体。此外,铁磁超导体与铁磁性显示出固有的共存,而Charge-4E超导体则提出了一种新的状态,其中电子被绑定为四倍。材料可以根据其费米表面结构和零温度直流电导率进行分组。这导致将分类为金属,绝缘子或两者之间的东西。金属可以进一步归类为费米液体,在费米表面具有明确定义的准粒子状态,也可以将其表现出非常规性的非纤维化液体。绝缘子以不同的形式出现,例如由于带隙,莫特绝缘子引起的带绝缘子,由于电子相互作用而导致的莫特绝缘子,由于无序诱导的干扰效应而引起的安德森绝缘子以及电荷转移的绝缘子,在这些原子之间电子传递。在开始时,目前尚不清楚哪些条件盛行。时间晶体即使在最低的能量状态也表现出运动,而隐藏状态在热平衡中无法实现,但可以通过光激发或其他方式诱导。微相分离涉及统一系统中的不同相,并且链式状态在高温和压力下结合了固体和液体性能。其他现象包括具有自发性应变的铁弹性状态,通过明显质量连接的光子分子,在极高压力下退化的物质以及各种假设状态(如夸克物质,奇怪的物质和颜色玻璃凝)。此外,已经提出了颜色的超导性和夸克 - 格隆血浆,其中提出了夸克可以在gluons海洋中独立移动的夸克。这些阶段通常涉及高能条件,例如在恒星内部或早期宇宙中发现的条件。随着宇宙的扩展,温度和密度降低,引力开始分离,这种现象被称为对称性破裂。
b'composites,[14 \ xe2 \ x80 \ x9316]聚合物粘合剂,[17 \ xe2 \ x80 \ x9319]和添加剂[19,20],以改善Li-Cells中的Si-Electrode性能。涉及硅阳极中的金属碳化物是尚未探讨增加容量和循环寿命的另一种策略。首先,据报道,具有特定微观结构的复合硅/wolfram碳化物@石墨烯可维持较高的初始库仑效率和长期循环寿命,从而减轻了结构变化。[21]相反,金属碳化物(mo 2 C,Cr 2 C 3等)以Si Cr 3 C 2的形式 @几层石墨烯和Si Mo 2 C @几层石墨烯电极的据报道,具有良好的电化学性能。[22]此外,碳化物通常还可以提供出色的导电骨架,以提高Si的电子电导率,这要归功于纳米导电通道的存在,从而降低了电子转移电阻。[23,24]'