科研“无招胜有招”!崔屹院士24年十大成果惊艳学界!

学术   2024-12-27 15:11   广东  
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崔屹,美国国家科学院院士,斯坦福大学终身教授、博士生导师、纳米材料科学家1998年获得中国科学技术大学理学学士学位;2002年在哈佛大学获得博士学位;2003年在加州大学伯克利分校从事博士后研究;2004年入选世界顶尖100名青年发明家;2005年进入斯坦福大学任教,先后担任助理教授、副教授、教授;2014年获得首届纳米能源奖;2017年获得布拉瓦尼克青年科学大奖之物质科学与工程技术奖;2020年当选美国科学促进会会士。
主要研究方向为纳米材料在能量存储、光伏器件、拓扑绝缘体、生物及环境等方向的应用。
崔屹教授在他的2024年终总结中写道,“我近30年科研生涯的最大体会:科研的最高境界是“无招胜有招”,是我读金庸武侠小说和做科研的融合,我斯坦福实验室的科研成果一直在这个指导思想下进行,现在把2024的10大科技进展和大家汇报, 有多项惊喜发现和发明。
1) 发现材料科学新现象,twisted epitaxy (扭曲外延),对材料科学有foundational的影响,由博士生 Yi Cui(崔一)领衔,论文在Science上发表;
2) 发现软模版液晶相可以让锌和二氧化锰电化学沉积变得更可控和更可逆,库伦效率很高,实现了水基电池的重大突破,由博士后Yuqi  Li领衔, 论文在Nature Energy上发表;
3) 发现金属锂电池在放电态进行休息,可以恢复容量,发现其中机理,对电池寿命的大大增加提供解决方案, 由博士生Wenbo Zhang领衔,论文在Nature上发表;
4) 发现交流电泳现象可以用来恢复硅负极的容量,让高能量密度硅负极电池寿命大大延长,由博士生Yufei Yang领衔, 论文在Science上发表;
5) 冷冻电镜材料领域的又一大突破:我们在外加电压的条件下,把有电活性的催化剂快速冷冻,发现惊讶的亚稳定态,该方法对材料及生物领域都会产生深远的影响,由博士生Yanbin Li领衔,论文在Nano Letters上发表;
6) 发明多孔集流体技术把锂电池充电速度提高4倍,由博士后Yusheng Ye领衔,论文在Nature Energy上发表;
7) 高能量密度金属锂电池界面SEI膜形成的机理解析,对寿命和安全性有大的影响,由博士后Weilai Yu领衔,和鲍哲南老师共同指导完成,论文在Nature Chemistry上发表,Weilai即将在多伦多大学开始做教授;
8) 利用HER和HOR实现高能量效率低成本的海水碱化 ,用于二氧化碳捕捉,对气候变化做贡献, 由博士后Xun Guan领衔,论文在PNAS上发表;
9) 不需要外在能量,反而产生电能进行卤水锂元素提纯,巧妙利用了阴离子浓度差提供免费的能量,由博士后Ge Zhang领衔, 论文在Nature Water上发表;
10) 利用HER和HOR, 固态电解质的锂离子选择性,实现高能量效率低成本在卤水里进行锂元素提纯,由博士后Rong Xu领衔,论文在Matter上发表。

下面是其年度十大科技进展:

1

发现材料科学新现象,twisted epitaxy(扭曲外延),为二维材料的结构-功能研究提供了新途径,并可能作为纳米反应器用于材料生长的控制,由博士生崔一领衔,论文在Science上发表;
扭曲外延纳米片图
Twisted epitaxy of gold nanodisks grown between twisted substrate layers of molybdenum disulfide, Science (2024). https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk5947

2

发现软模版液晶相可以让锌和二氧化锰电化学沉积变得更可控和更可逆,库伦效率很高,实现了水基电池的重大突破,由博士后李钰琦领衔, 论文在Nature Energy上发表;
原位形成液晶界面沉积Zn/MnO2表面活性添加剂的设计骨架图
In situ formation of liquid crystal interphase in electrolytes with soft templating effects for aqueous dual-electrode-free batteries. Nature Energy2024, https://doi.org/10.1038/s41560-024-01638-z.

3

发现金属锂电池在放电态进行休息,可以恢复容量,发现其中机理,对电池寿命的大大增加提供解决方案, 由博士生Wenbo Zhang领衔,论文在Nature 上发表;
CE和TGC数据图——说明从放电状态休息的容量恢复
Recovery of isolated lithium through discharged state calendar ageing. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06992-8

4

发现交流电泳现象可以用来恢复硅负极的容量,让高能量密度硅负极电池寿命大大延长,由博士生杨羽飞领衔, 论文在Science上发表;
介电泳力下孤立硅的重新连接
Capacity recovery by transient voltage pulse in silicon-anode batteries. Science (2024). DOI:10.1126/science.adn1749

5

冷冻电镜材料领域的又一大突破:崔屹等人在外加电压的条件下,把有电活性的催化剂快速冷冻,发现惊讶的亚稳定态,该方法对材料及生物领域都会产生深远的影响,由博士生李彦彬领衔,论文在Nano Letters上发表;
电化学操作冷冻装置的工作原理和样品制备过程图
Electrified Operando-Freezing of Electrocatalytic CO2 Reduction Cells for Cryogenic Electron MicroscopyRobert Sinclair, Nano Letters.2024DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c03000

6

发明多孔集流体技术把锂电池充电速度提高4倍,由博士后叶玉胜领衔,论文在Nature Energy上发表;
电池中PCC的设计原理图
Quadruple the rate capability of high-energy batteries through a porous current collector design. Nature Energy (2024). https://doi.org/10.1038/s41560-024-01473-2

7

高能量密度金属锂电池界面SEI膜形成的机理解析,对寿命和安全性有大的影响,由博士后Weilai Yu领衔,和鲍哲南老师共同指导完成,论文在Nature Chemistry上发表,Weilai Yu即将在多伦多大学开始做教授;

桥接SEICu化学、形成和钝化示意图

Electrochemical formation of bis(fluorosulfonyl)imide-derived solid-electrolyte interphase at Li-metal potential. Nature Chemistry (2024). https://doi.org/10.1038/s41557-024-01689-5

8

利用HER和HOR实现高能量效率低成本的海水碱化,用于二氧化碳捕捉,对气候变化做贡献,由博士后Xun Guan领衔,论文在PNAS上发表;
HER/HOR耦合系统用于低能耗海水碱化
Seawater alkalization via an energy-efficient electrochemical process for COcapture, Proceedings of the National Academy of Science(2024 )https://doi.org/10.1073/pnas.2410841121.

9

不需要外在能量,反而产生电能进行卤水锂元素提纯,巧妙利用了阴离子浓度差提供免费的能量,由博士后Ge Zhang领衔, 论文在Nature Water上发表;
概念示意图
Spontaneous lithium extraction and enrichment from brine with net energy output driven by counter-ion gradients. Nature Water (2024). https://doi.org/10.1038/s44221-024-00326-2

10

利用HER和HOR, 固态电解质的锂离子选择性,实现高能量效率低成本在卤水里进行锂元素提纯,由博士后许荣领衔,论文在Matter上发表。
通过RCE连续提取锂的工作机理图
Continuous lithium extraction from brine by efficient redox-couple electrodialysis, Matter, 2024, https://doi.org/10.1016/j.matt.2024.07.014.
崔屹教授及其课题组的研究方向多种多样,但都时刻保持在相关领域最前沿;研究内容多领域交叉,但都产出着最高水平的科研成果。崔屹教授先后在Science、Nature、Nature Nanotechnology、Nature Materials、Nature Chemistry、Nature Energy、Joule、JACS等世界顶级期刊发表高水平论文700余篇,被引次数20万+,H指数为253。
另外,崔屹教授本人也热衷于参加各类相关学术活动和学术会议,担任了国内多所高校的兼职教授,积极与各领域同行同事交流经验、热心学习。
最后分享一段崔屹教授的语录:“必须要放下一切问题,摒弃杂念,专注在事情上,不断地往前想,往前做。如果想着你厉害还是我厉害,仅仅这个问题就把自己打败了,根本专注不了。最后,专注到心无旁骛的人才能够胜出。”
祝大家在科研的道路上越战越勇,连创佳绩!
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