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【討論】Prof. John.B.Goodenough的傳奇人生 已有42人參與
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Prof. John.B.Goodenough是鋰鈷氧和磷酸鐵鋰正極材料的發(fā)明人 今天給大家介紹一下他的傳奇人生 他老人家姓名就很厲害了……呵呵 我們從頭說起 老人家在二戰(zhàn)之前就在讀大學(xué)了，美國名校Yale，不過讀的是文學(xué)和數(shù)學(xué)，化學(xué)只是他大一的時(shí)候?qū)W的一門選修課……他當(dāng)時(shí)的目的是為了拿到一個(gè)文學(xué)學(xué)位…… 在他老人家讀詩詞的時(shí)候，突然對圣經(jīng)和宗教產(chǎn)生了濃厚的興趣，就開始學(xué)習(xí)哲學(xué)，被科學(xué)哲學(xué)深深吸引，并讀了一本影響他一生的書：Whitehead的 Science and the Modern World，于是他就決定在戰(zhàn)后有機(jī)會(huì)要讀物理的研究生。 二戰(zhàn)的時(shí)候，他老人家在美國空軍做大西洋氣象方面的工作，1946年，他被從亞述海的小島上召回芝加哥，讓他在University of Chicago 和 Northwestern University之間選擇一個(gè)，讀物理或者數(shù)學(xué)的研究生。當(dāng)時(shí)他在Yale的數(shù)學(xué)教授Egbert Miles希望能夠招他入學(xué)，但是他還是堅(jiān)持了自己的信念，選擇了去University of Chicago 讀物理碩士。老先生1948年退伍，依靠退伍老兵的權(quán)利法案得以繼續(xù)學(xué)習(xí)。在考試合格后，老人家決定不學(xué)核物理，而是跟隨Clarence Zener學(xué)習(xí)固體物理。在博士畢業(yè)后，他從University of Pennsylvania和MIT的美國空軍林肯實(shí)驗(yàn)室中選擇了后者。 那是在1952年，當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)剛剛起步，他們在林肯實(shí)驗(yàn)室做內(nèi)存的材料。這是一項(xiàng)和三價(jià)Mn有關(guān)的研究，這時(shí)候他接觸到了Li離子在固體中的遷移。后來他開始做固態(tài)陶瓷的基礎(chǔ)研究，在MIT的12年間，老先生開始了固態(tài)化學(xué)的學(xué)習(xí)和研究，并撰寫了兩本書：Magnetism and the Chemical Bond和Metallic Oxides（法語版是Les oxydes des métaux de transition）。 1970年，美國調(diào)整了國家政策，空軍實(shí)驗(yàn)室不再支持基礎(chǔ)研究，MIT的實(shí)驗(yàn)室呆不下去了……而且這個(gè)時(shí)候剛好爆發(fā)了能源緊張的問題，老先生決定在能源領(lǐng)域做些事情。福特汽車的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種Na離子的快速導(dǎo)體陶瓷，老先生就去了Stanford University調(diào)研，就是在那個(gè)時(shí)候，他確定了研究a host framework that contained tunnels的固體材料。1974年到1975年間，老先生覺得需要在能源匱乏的時(shí)候幫助不發(fā)達(dá)國家，于是去了德黑蘭，在伊朗的Shah那里拿到了7M美刀，和Aryamehr University一起建立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，從事太陽能的研究，但是伊朗政治變化，Shah下臺(tái)，美國大使都成了人質(zhì)，他的計(jì)劃也只有被放棄了…… 然后老先生接到了Oxford University的邀請，去那邊無機(jī)實(shí)驗(yàn)室做領(lǐng)導(dǎo)……但是老人家當(dāng)時(shí)就上過兩門化學(xué)課，讀本科的時(shí)候的選修課學(xué)到了定量的無機(jī)化學(xué)，碩士階段學(xué)了有機(jī)化學(xué)……當(dāng)時(shí)牛津的人是希望老人家做固體物理材料的背景，能夠溝通化學(xué)家和物理學(xué)家。他從事固態(tài)材料的研究能夠促進(jìn)牛津的無機(jī)化學(xué)。 于是，老人家開始在牛津從事氧化物表面光電解水和；鋰離子電池嵌入-脫出材料以及甲醇燃料電池的研究。 他組里的訪問學(xué)者Koichi Mizushima，來自University of Tokyo，發(fā)現(xiàn)在Co和Ni的氧化物中，Li幾乎可以完全脫出，50%-60%Li脫出的時(shí)候，結(jié)構(gòu)還能夠保持穩(wěn)定，并且對Li有接近4V的電壓。當(dāng)時(shí)英國做電池的人對他們的研究成果不感興趣，而Sony公司正好開發(fā)出儲(chǔ)鋰的碳材料，于是他們合作，就有了現(xiàn)在的鋰離子電池。Co本來就貴，現(xiàn)在20%的Co都被用來做電池了，價(jià)格就更高了，老先生覺得要開發(fā)廉價(jià)的材料。 這時(shí)候Michael Thackeray從南非來到了老先生的實(shí)驗(yàn)室，他介紹說他想做一些廉價(jià)的嵌Li材料，他研究過了Fe3O4的嵌鋰。當(dāng)時(shí)他還不認(rèn)為尖晶石結(jié)構(gòu)的材料能夠有嵌Li的能力，不過他還看到了羅馬的Bruno Scrosati在這方面的研究。于是他讓Thackeray重復(fù)了實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)了嵌Li過程中尖晶石結(jié)構(gòu)和rock-salt結(jié)構(gòu)之間的相互轉(zhuǎn)化。他們先研究的是LiMnO2的尖晶石結(jié)構(gòu)，但是這個(gè)材料在電化學(xué)過程中發(fā)生相變，有Jahn-Teller效應(yīng)…… 于是，老先生想到了早年的一些材料，具有穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)的聚陰離子型的材料。如硫酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽等等。在這個(gè)理論的指導(dǎo)下，他的學(xué)生Akshaya Padhi做出了LiFePO4，被University of Montreal的Michel Armand相中，他覺得這個(gè)材料和自己開發(fā)的電解質(zhì)很匹配，于是聯(lián)系上了Hydro-Quebec公司買下了這個(gè)專利。這個(gè)正極材料能夠進(jìn)行完全的充放電實(shí)驗(yàn)，并且廉價(jià)、對環(huán)境無污染。 這個(gè)成果是在1994年做出來的，但是老人家在1986年接受了University of Texas的邀請，來到Austin，受到基金的資助，作為終身教授，他沒有在67歲退休，至今仍然在工作，研究固體氧化物燃料電池等等。他說：I am an old tiger enjoying working here。 老先生的經(jīng)典語錄： I am a solid-state scientist. I have been better received in Europe than in the U. S. We have got to be the dog, not the tail; we will let the physicists be the tail,not the other way around. I have always been happy to receive good people who are funded by a home laboratory to which they will return. Research is productive not only when it produces a commercially viable end product,but also when it increases our understanding. I am not a typical material scientist concerned with problems of fabrication and manufacture of materials that have already been identified as suitable for a particular end use.That's why I consider myself a solid-state scientist more than a materials scientist. When I was younger, I was moved to wonder how the U. S. could best help the underdeveloped world to come into the technological age. I have now come to realize that providing the opportunity to come to our graduate schools and the transfer of manufacturing facilities to their countries is a much more efficient method of providing help. It breaks your heart to see the conditions under which so many people struggle for life. [ Last edited by zlin on 2010-8-4 at 07:45 ] |
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