Tá eolaithe tar éis teacht ar chúis le pléascanna minice i gcadhnraí litiam-ian!

Le forbairt go mear ar fheistí leictreonacha iniompartha agus ar fheithiclí leictreacha, ní hamháin go bhfuil daoine ag leanúint le cumas níos mó agus luas muirir agus urscaoilte cadhnraí litiam níos tapúla, ach freisin imní níos mó faoi conas sábháilteacht úsáid ceallraí litiam a chinntiú. Mar gheall ar theagmhais ócáideacha cosúil le pléascanna ceallraí litiam, tá sé dosheachanta go bhfuil nerves duine aimsir. Is é an réamhriachtanas chun saincheisteanna sábháilteachta cadhnraí litiam a réiteach ná go mbeadh tuiscint críochnúil agus cuimsitheach ag eolaithe ar chúiseanna pléascanna ceallraí litiam.

Is é an míniú eolaíoch atá ann faoi láthair ná go mbeidh taiscí litiam ar an dromchla leictreoid mar dendrites, a leanfaidh ag fás, ag cruthú gearrchiorcaid inmheánacha sa cheallraí, rud a fhágann go dtiocfaidh teip ceallraí nó guaiseacha dóiteáin féideartha. Ach san am atá caite, bhí easpa modhanna teicniúla éifeachtacha chun tuiscint agus staidéar a dhéanamh ó thaobh an struchtúir adamhach, agus ansin teacht ar réitigh ar fhadhbanna.
Soláthraíonn teicneolaíocht cryo EM, a bhuaigh Duais Nobel sa Cheimic 2017 an mhí seo, tacaíocht theicniúil láidir dó seo. Ghlac an fhoireann taighde faoi stiúir an Ollaimh Cui Yi ó Ollscoil Stanford agus Saotharlann Luasaire Náisiúnta SLAC go díreach faoi Roinn Fuinnimh na SA, chomh maith le laureate Nobel Steven Chu i 1997, an chéad íomhá de dendrites miotail litiam leibhéal adamhach ag baint úsáide as micreascópacht leictreon cryo ( cryo EM). Foilsíodh torthaí an taighde san iris acadúil idirnáisiúnta Science an 27 Deireadh Fómhair am áitiúil.
Is criostail fhada heicseagánach foirfe gach dendrite miotail litiam. Roimhe seo, níor breathnaíodh ach criostail neamhrialta múnlaithe trí mhicreascópacht leictreoin. Dúirt Cui Yi, "Tá na torthaí taighde an-spreagúil agus d'oscail siad ré nua le haghaidh taighde gaolmhar!"

Teicníc micreascópach é micreascóp cryoelectron, mar a thugann an t-ainm le fios, a úsáideann cryofixation chun samplaí a bhreathnú ag teochtaí ísle ag baint úsáide as Mhicreascóip Tarchurtha Leictreon (TEM). Is modh tábhachtach taighde bitheolaíochta struchtúracha é micreascópacht cryoelectron agus modh ríthábhachtach chun struchtúr bithmhóilíní a fháil.

Toisc gur íomhánna an eochair do mheicníochtaí a thuiscint, is minic a bhíonn dul chun cinn eolaíoch ag brath ar an tsúil nocht a úsáid chun íomhá amhairc an sprice a fháil go rathúil. Le fada an lá, creideadh nach bhfuil TEM oiriúnach chun bithmhóilíní a bhreathnú mar is féidir le bíomaí leictreon cumhachtacha damáiste a dhéanamh d'ábhair bhitheolaíocha. Mar sin féin, chuir teacht chun cinn micreascópacht cryo leictreon ar chumas taighdeoirí bithmhóilíní a "reo" agus a bpróisis tairiscint a bhreathnú agus a anailísiú gan fasach. Bíonn tionchar cinntitheach ag na saintréithe seo ar thuiscint na bithcheimice agus ar fhorbairt na cógaseolaíochta. Dá bhrí sin, beidh micreascópacht cryo leictreon san áireamh freisin i Duais Nobel na bliana seo sa Cheimic.
Maidir le hábhair ar nós litiam, ní féidir freisin micreascóp leictreon teilgean a úsáid chun torthaí a fheiceáil ag leibhéal adamhach na dendrites. Cosúil le bithábhair, agus TEM á úsáid ag teocht an tseomra, cuirfidh imill dendrites curl nó fiú leá mar gheall ar thionchar bhíoma leictreoin. Dúirt Yanbin Li, mac léinn dochtúireachta ó Ollscoil Stanford a ghlac páirt san obair seo, "Déantar ullmhú samplaí micreascópachta leictreon tarchurtha san aer, ach corróidh miotail litiam go tapa san aer." "Aon uair a dhéanaimid iarracht miotail litiam a urramú faoi mhicreascóp leictreon ard-chumhachta, déanfaidh leictreoin 'poill a dhruileáil' sna dendrites agus fiú é a leá go hiomlán."
Dúirt Yanbin Li, mac léinn PhD ó Ollscoil Stanford a ghlac páirt sa staidéar seo, "Tá sé cosúil le gloine formhéadúcháin a shineadh ar dhuilleog i solas na gréine. Mar sin féin, más féidir leat an duilleog a fhuarú, déanfar an fhadhb seo a réiteach go héasca: má dhíríonn tú solas. ar an duilleog, caillfear an teas freisin, agus ní dhéanfar damáiste ar an duilleog.

Mar sin, ní hamháin gur thug micreascópacht leictreon cryo isteach i ré nua sa bhithcheimic, ach thug sé deis d'eolaithe freisin struchtúr iomlán dendrites litiam a fheiceáil ag an leibhéal adamhach den chéad uair. Fuair ​​​​taighdeoirí amach freisin go bhfásann dendrites i leictrilítí carbónáit-bhunaithe i dtreo sonrach i nanowires criostail aonair. Féadfaidh cuid acu taithí a fháil ar shnaidhmeadh le linn an phróisis fáis, ach tá a struchtúr criostail fós slán.

Dúirt Yuzhangli, mac léinn dochtúireachta eile de chuid Ollscoil Stanford a ghlac páirt sa taighde seo, go bhféadfaí an masc aghaidhe comhéadan leictrilít soladach (SEI) a fheiceáil freisin, agus nocht sé nanastruchtúir SEI éagsúla a foirmíodh i leictrilítí éagsúla. Toisc go gcruthaíonn an sciath céanna freisin ar an leictreoid miotail nuair a ghearrtar agus a scaoiltear an ceallraí, tá sé ríthábhachtach a ghiniúint agus a chobhsaíocht a rialú chun an ceallraí a úsáid go héifeachtach.
Trí úsáid a bhaint as cryo EM, is féidir le heolaithe breathnú ar conas a scaoileann leictreoin as adaimh i dendrites, rud a léiríonn suíomh na n-adamh aonair. Is féidir le heolaithe an fad idir adaimh a thomhas fiú, agus léiríonn an spásáil adamhach go beacht gur adaimh litiam iad.
Léiríonn an preasráiteas a d’eisigh SLAC go n-úsáideann taighdeoirí, faoin micreascóp, teicníochtaí éagsúla chun breathnú ar an mbealach a scaoiltear leictreoin as adaimh an dendrite, rud a léiríonn suíomh adaimh aonair i sciath masc aghaidhe an chriostail agus a chomhéadan soladach leictrilít. . Nuair a chuireann siad ceimiceáin a úsáidtear go coitianta chun feidhmíocht ceallraí a fheabhsú, déantar struchtúr adamhach an chomhéadain soladach leictrilít sciath masc aghaidhe a bheith níos ordúil, rud a chabhróidh le míniú a thabhairt ar an bhfáth go bhfuil ról ag breiseáin.
"Tá an-áthas orainn. Is é seo an chéad uair gur féidir linn íomhá chomh mionsonraithe de dendrites a fháil, agus is é an chéad uair freisin gur féidir linn nanastruchtúr ciseal masc aghaidhe comhéadan leictrilít soladach a fheiceáil." Dúirt YanbinLi, "Is féidir leis an uirlis seo cabhrú linn ról na leictreailítí éagsúla a thuiscint, agus cén fáth go bhfuil éifeachtaí níos fearr ag roinnt electrolytes ná daoine eile."
Is féidir leis na sonraí ábhartha a breathnaíodh ó na turgnaimh seo tuiscint bhreise a sholáthar ar mheicníochtaí teip ceallraí. Cé go bhfuil an obair seo ag baint úsáide as miotail litiam mar shampla chun praiticiúlacht cryo EM a léiriú, féadfar an modh seo a leathnú freisin chuig staidéir eile a bhaineann le hábhair atá íogair ó thaobh bíomaí, mar shampla sileacain litiam nó sulfair. Dúirt an fhoireann taighde freisin go raibh sé beartaithe acu díriú ar níos mó tuisceana ar airíonna ceimiceacha agus ar struchtúr ciseal masc facial leictrilít soladach.