1
ستاد ویژه توسعه فناوری نانو Iran Nanotechnology Innovation Council بستن
  • ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

  • بانک اطلاعات شاخص های فناوری نانو

  • سایت جشنواره فناوری نانو

  • سیستم جامع آموزش فناوری نانو

  • شبکه آزمایشگاهی فناوری نانو

  • موسسه خدمات فناوری تا بازار

  • کمیته استانداردسازی فناوری نانو

  • پایگاه اشتغال فناوری نانو

  • کمیته نانو فناوری وزارت بهداشت

  • جشنواره برترین ها

  • مجمع بین المللی اقتصاد نانو

  • اکو نانو

  • پایگاه اطلاع رسانی محصولات فناوری نانو ایران

  • شبکه ایمنی نانو

  • همایش ایمنی در نانو

  • گالری چند رسانه ای نانو

  • تجهیزات فناوری نانو

  • صنعت و بازار

  • باشگاه نانو

آشنایی با برندگان نوبل شیمی 2019

افراد مقاله : ‌ نویسنده اول - آیدین هادی فکور

موضوع : علم و پژوهش کلمات کلیدی : جایزه نوبل - باتری یون لیتیوم تاریخ مقاله : 1398/12/14 تعداد بازدید : 647

اغراق آمیز نیست اگر بگوییم که باتری یون-لیتیم جهان امروزی را دگرگون کرده است. انقلابی که در ابزارهای مدرن قابل حمل صورت پذیرفته و تأمین انرژی وسایلی که به صورت روزمره در محل کار، هنگام مطالعه، برقراری ارتباط جمعی، و... از آن‌ها استفاده می‌کنیم، مرهون باتری یون-لیتیم است. توسعه باتری‌های یون-لیتیم در دهه ۱۹۷۰ شروع شد، زمانی که ویتینگهام نمونه اولیه (غیرتجاری) این باتری را با معرفی دی سولفید تیتانیم به عنوان ماده قطب مثبت (کاتد) و لیتیم فلزی به عنوان ماده قطب منفی (آند) عرضه کرد. گام بزرگ دیگر در زمینه توسعه باتری‌های یون-لیتیم به‌وسیله‌ی گودناف برداشته شد. او با معرفی کبالت اکسید به عنوان ماده قطب مثبت، ولتاژ باتری را تقریبا دو برابر کرده و به ۴ ولت افزایش داد. بهبودی که گودناف در عملکرد قطب مثبت ایجاد کرد این امکان را فراهم ساخت تا موادی با قابلیت بالاتر از لیتیم فلزی در قطب منفی به کار گرفته شوند. این تحول را یوشینو با معرفی کک نفت که یک ماده کربنی است که لیتیم می‌تواند در بین لایه‌های آن جای‌گیری کند، ایجاد کرد. لذا باتری‌های نوین یون-لیتیم که به باتری‌های صندلی گهواره‌ای شهرت دارند و در هر دو قطب آن‌ها از مواد با خاصیت جای‌گیری استفاده شده‌اند توسعه یافتند که بسیار پایدارتر و ایمن‌تر برای استفاده‌های روزمره هستند. به پاس این تلاش‌های ارزشمند و تحول آفرین، جایزه نوبل شیمی سال ۲۰۱۹ به این سه دانشمند فرهیخته تعلق گرفت.

 

1 - ام.استنلی ویتینگهام
استنلی ویتینگهام در سال ۱۹۴۱ میلادی در انگلیس به دنیا آمده است و در حال حاضر در دانشگاه ایالتی نیویورک در بینگهمتون و دانشگاه ایالتی نیویورک فعالیت می‌کند. ویتینگهام درسال 1968 مدرک دکتری شیمی حالت-جامد خود را از دانشگاه آکسفورد دریافت کرد. در ادامه او برای مدتی استادیار در دانشگاه استنفورد بود و سپس در سال 1972 به شرکت بزرگ EXXON پیوست. او مسئول آزمایشگاه حالت جامد و کاتالیست در اکسون بود. بعد از کار کرد در شرکت نفتی شلومبرژه (1984-1988) ، او به دانشگاه بینگامتون رفت. او در حال حاضر پروفسور شیمی (از 1988 تاکنون) ، علم مواد و مهندسی (از سال 2001 تاکنون) ، و مدیر بخش انرژی در NECCES است. در این مؤسسه آن‌ها تلاش می‌کنند تا فاصله‌‌ی بین تئوری و آزمایش‌های عملی را کم کنند. او همچنین یک عضو مهم در کنسرسیوم Battery500 است که هدفش افزایش ظرفیت باتری تا 500 WhKg-1 است.

ویتینگهام در تاریخ‌ گسترش‌ باتری‌های لیتیومی یک شخصیت کلیدی محسوب می‌شود. او باتری‌هایش را در شرکت اکسون در سال 1970 اختراع کرد، این باتری‌ها اولین باتری‌های قابل شارژ مجدد به حساب می‌آیند که بر اساس کاتدهای تیتانیوم دی‌سولفات و آندهای لیتیوم-آلومینیوم ساخته شدند.

 

2- جان بی.گودناف
دوبرابر کردن ظرفیت باتری های یون لیتیم

در سال 1980 گودناف دریافت می‌توان ظرفیت باتری‌های لیتیوم یونی را دوبرابر کرد.
گودناف در سال 1922 در آلمان متولد شد، ر سال 1952 دکتری خود را از دانشگاه شیکاگو تحت هدایت «کلارنس زنر» دریافت کرد. او حرفه‌ی آکادمیک خود را از دانشگاه MIT آغاز کرد، او برای 24 سال در آزمایشگاه لینکون در MIT به عنوان پژوهشگر کار کرد. در این زمان او عضوی از یک تیم بین‌رشته‌ای بود که بر روی حافظه‌ی دسترس تصادفی پژوهش می‌کردند. بعد از آن به ترتیب وارد دانشگاه‌های آکسفورد و تکزاس شد.

در اویل دهه‌ی 80 میلادی او کار خود را به عنوان رئیس آزمایشگاه شیمی غیرآلی در دانشگاه آکسفورد ادامه داد. در زمان فعالیتش در آکسفورد، گودناف پژوهش‌های بسیار مهمی در راه گسترش باتری‌های قابل شارژ‌ لیتیوم-یونی انجام داد. او در سال 1980 دریافت که با استفاده از LixCoO2 به عنوان یک کاتد با چگالی انرژی بالا می‌توان ظرفیت باتری‌های لیتیوم یونی را دوبرابر کرد. بعدها اینکار در کمپانی سونی به‌وسیله‌ی آکیرا یوشینو گسترش داده شد.

نمونه‌هایی از تحقیقات اخیر وی شامل مقاله‌ای در Angewandte Chemie در مورد غشاهای آند سدیم و پتاسیم مایع در دمای اتاق و یک مقاله کامل در مورد مواد کاربردی پیشرفته برای جداکننده‌ی اکسید درباتری‌های قابل شارژ کم هزینه است. او با 97 سال سن مسن‌ترین دریافت کننده‌ی جایزه‌ی نوبل به حساب می‌آید.

 

3- آکیرا یوشینو
اولین باتری لیتیوم یونی

یوشینو، با استفاده از اکسید کبالت-لیتیوم به عنوان الکترود مثبت، اولین باتری لیتیوم یونی را ساخت

یوشینو در دپارتمان نفت از دانشگاه کیوتو فارغ‌التحصیل شد. در سال 1972 او به شرکت Asahi Kasei پیوست، جایی که سمت‌های زیادی در طول سالیان کارش داشت و در سال 1980 کشف جدیدی در زمینه‌ی باتری‌های لیتیومی کرد. تا پیش از اختراع یوشینو باتری‌های قابل شارژ مجدد، از آب به عنوان حلال الکترولیت استفاده می‌کردند. اما در ولتاژهای بالای 1.5 ولت، آب به اکسیژن و هیدروژن الکترولیز می‌شود و دستیابی به ولتاژهای بالاتر عملا غیرممکن است. یوشینو با استفاده از حلال ارگانیک به جای آب و استفاده از کربن به عنوان الکترود منفی توانست به ولتاژ 4 ولت دست پیدا کند. با استفاده از اکسید کبالت-لیتیوم به عنوان الکترود مثبت، او اولین باتری لیتیوم یونی را ساخت.

 برای خدمات بسیار زیادش، آکیرا یوشینو، در سال 2018 جایزه‌ی ملی ژاپن در زمینه‌‌ی منابع، انرژی و محیط زیست را دریافت کرد. یوشینو در پاسخ به اینکه باتری‌های لیتیوم-یونی چه تأثیری بر جامعه داشته اند، گفت که نمی‌توانست چنین بازار بزرگی را برای این باتری‌ها تصور کند چرا که در سال ۱۹۸۵ زمانیکه او این باتری‌ها را اختراع کرد، تلفن همراه، لپ تاپ یا تلفن هوشمندی وجود نداشت.

همچنانکه دیده می‌شود یوشینو به دلیل فعالیت در حوزه صنعتی و کار در شرکت Asahi Kasei مقاله علمی چندانی نداشته و تنها مقاله‌ای که از او در نشریه انجمن شیمی آلمان (Angewandte Chemie-International Edition) در سال 2012 منتشر شده است. او در این مقاله به شرح فرآیند توسعه اولین باتری یون لیتیم پرداخته است.

 

4-قیاس کلی بین برندگان نوبل شیمی 2019
جدول (7) تعداد ارجاعات و شاخص اچ برای برندگان نوبل شیمی 2019 را نشان می‌دهد. جان بی.گودناف با 84033 ارجاع بیشترین ارجاعات را به خود اختصاص داده است. در حالیکه جان بی.گودناف با 377 مقاله و 20121 ارجاع داشته است.

 از نظر تعداد مقاله‌های چاپ شده، گودناف با 999 مقاله تقریبا سه برابر بیشتر از ویتینگهام مقاله چاپ کرده است و از این منظر آکیرا یوشینو با تنها 13 مقاله در جایگاه سوم است.

 

5- نتیجه‌گیری
جایزه‌ی نوبل شیمی امسال مشابه با نوبل فیزیک سال‌های 2009 و 2014 است که به ترتیب به گسترش دهندگان دیودهای گسیل‌دهنده‌‌ی نور آبی و به مخترعان‌ فیبرهای ارتباطات اپتیکی اهدا شد. به گفته‌ی آکیرا یوشینو جایزه‌ی امسال باعث تشویق محققان جوان در این صنعت می‌شود.

جایزه نوبل نشان می‌دهد:

کاربردی بودن کشفیات و یا کاربردی شدن آن‌ها در سال‌های بعد بسیار حائز اهمیت است؛

اهمیت پژوهش‌های بین‌رشته‌ای به‌خوبی نشان داده شده است زیرا ساخت باتری‌های لیتیوم-یونی به شیمی و فیزیک مرتبط است؛

نکته‌ی مهم اینکه آکیرا یوشینو نویسنده مقاله یا یک دانشمند اکادمیک نبوده است که نشان‌دهنده‌ی این است که جوایز نوبل صرفا به استادان دانشگاهها و نویسندگان مقالات علمی داده نخواهد شد؛

جان بی.گودناف با 97 سال سن همچنان در عرصه‌ی باتری فعال است و در سال 2019 همچنان در حال پژوهش و چاپ مقاله است!. او مسن‌ترین دریافت کننده‌ی جایزه‌ی نوبل به حساب می‌آید؛

در یک بررسی ساده آمار برندگان جایزه نوبل در شیمی به نکات جالب توجه‌ای برخورد می‌کنیم:

اول آنکه بیشتر این افراد در هنگام دریافت جایزه سنی حدود 45 الی 70 سال داشته‌اند. تاکنون جوان‌ترین برنده نوبل شیمی فردریک جولیوت بوده که 35 سال داشته و جایزه سال 1935 را مشترکا با همسر خود ایرن جولویت کوری برنده شد.

آمار برندگان نوبل شیمی بر حسب ملیت نشان می‌دهد که بیش از 70% این دانشمندان تابع سه کشور آمریکا، آلمان و انگلستان بوده و بقیه افراد تابعیت 22 کشور دیگر دنیا را داشته‌اند.

 

منبع:

سایت فدراسیو سرآمدان علمی ایران؛ www.isef.ir