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算機自動化與最初用于打印 T 恤設(shè)計的噴墨打印機相結(jié)合，開發(fā)出一種高通量方法來識別具有有趣特性的新型材料。在該過程的試運行中，他們篩選了數(shù)十萬種可能的新材料，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，同時在強酸性電解質(zhì)中保持穩(wěn)定。
在美國國家科學(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) 進行的研究為基礎(chǔ)，并繼續(xù)與 JCAP 的繼任者液體陽光聯(lián)盟(LiSA) 合作，這是一項由美國能源部資助的項目，旨在簡化將陽光轉(zhuǎn)化為燃料所需的復(fù)雜步驟，使該過程更加高效。
創(chuàng)造新材料并不像將幾個不同的元素放入試管并搖晃它看看會發(fā)生什么那么簡單。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限，因此挑戰(zhàn)在于知道哪種組合會產(chǎn)生這種材料。
“材料發(fā)現(xiàn)可能是一個慘淡的過程。如果你無法預(yù)測在哪里可以找到所需的特性，你可能會在整個職業(yè)生涯中混合隨機元素，卻永遠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， JCAP 研究員和 LiSA 團隊負責(zé)人。
當(dāng)組合少量單個元素時，材料科學(xué)家通常可以根據(jù)新材料的組成部分預(yù)測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，這個過程很快就變得站不住腳了。
“在材料科學(xué)中，任何超過兩種元素都被認為是‘高維’，”格雷瓜爾說。“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。“未知邊界是三個或更多在一起。”(金屬氧化物是包含帶正電的金屬離子或陽離子和帶負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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