马东玲博士:可再生能源解决方案的纳米材料

2018-07-23 09:13  浏览:  

在过去几年中,已发表的关于钙钛矿材料的研究收集稳步增长,其应用中的某些挑战成为我们提交的收件箱中反复出现的主题。所有学科的研究人员面临的一个关键问题是钙钛矿材料对热和湿气的不稳定性 - 在大多数应用中它们保证会遇到两种情况。

世界各地的许多科学家正在研究这个问题,但是马东玲博士和她在中国和美国的合作者最近突然出现并提出了湿度和热不稳定性的可能解决方案,现已发表在Solar RRL杂志上(见故事)这里简要介绍或详细信息)。

可再生能源只是马博士在INRS研究的一个分支:她的团队还研究了功能性纳米材料在生物应用和催化中的应用。我有机会采访了她(DM)和她的学生,他是Solar RRL论文的第一作者,Deepak Thrithamarassery Gangadharan(DTG)。



马博士,我相信你在移居加拿大之前在浙江大学(中国)完成了硕士学位,然后在伦斯勒理工学院(美国)获得了博士学位。您是否喜欢四处走动,看到不同的地方,并了解不同的思维方式?

DM:是的,我非常喜欢四处走动,体验不同的文化。的确,这就是我决定出国留学博士学位的原因。我确实看到中国和美国之间的思维方式有很大差异,但我并没有看到美国和加拿大之间存在太大差异。我相信,结合不同的思维方式有助于解决科学问题。

你最喜欢的地方坐在哪里独自思考?

DM:确实很多地方。我的后院甲板,我的书房,在湖泊,海洋等前面。它们都是我最喜欢的地方。

DTG:在山顶上,观看风景的精致和思考莫名的宇宙。

请描述你的办公桌 - 他们是完美的组织,完全混乱,还是介于两者之间?

DM:它没有完美的组织,但基本上可以公平地说它组织得很好。我可以在桌面上轻松找到一个项目。

DTG:介于两者之间。我相信“混乱是秩序尚未破解”,这是JoséSaramago的小说“双重”中的一句话。

当你有工作时间时,你喜欢做什么?

DM:旅行,尤其是与家人一起旅行。我也喜欢在家里放松,看书,和家人一起看电影,和宠物一起玩,园艺,和朋友见面等等。除了工作之外,我们还有许多工作和享受。

DTG:我喜欢夏天骑自行车。我喜欢阅读,跑步和打羽毛球。

什么类型的动物最能反映出你的个性?

DM:不太确定。也许,狗。

马博士,您的工作涵盖了纳米材料的基础研究以及其广泛的潜在应用(太阳能转换,催化,生物跟踪)。您是如何开始在这些领域开发纳米材料的?

DM:当我在伦斯勒理工学院(美国)开始我的博士论文项目时,我开始使用纳米复合材料。我立刻对纳米材料及其独特的性质感到惊讶。在我的博士期间,我主要使用TiO 2纳米颗粒。我进行了表面改性并将它们与聚合物材料结合在一起,以实现改善的电性能。这项工作最终导致了一项专利和几篇研究文章。与此同时,我致力于将纳米粒子自组装成微尺度管结构,该结构发表于Appl。物理学。快报。并且还导致了一项发明和相应的专利。我在3。5年内完成了博士项目。我立即获得了NSERC访问奖学金,在加拿大国家研究委员会的Steacie分子科学研究所(渥太华)工作,在那里我继续研究纳米材料,但种类很多。我主要关注染料掺杂二氧化硅纳米粒子和超顺磁核@染料掺杂二氧化硅壳的开发用于生物医学应用的纳米颗粒,导致几个被引用的出版物。两年半后,我获得了助理教授职位。实现量子点的巨大潜力,并被太阳能电池和催化的战略重要研究领域所吸引,在我成为助理教授后,我开始在这些领域寻求新的研究课题。

你能解释一下你最近对非专科医生钙钛矿稳定性的研究结果吗?

DTG:卤化钙钛矿是太阳能电池应用中晶体硅的潜在低成本替代品,因为它可以在更低的温度下制造。但是钙钛矿装置很容易在湿气和热量下降解。在我们最近的文章中,我们修改了卤化物钙钛矿及其沉积方法,以生产高度稳定和高效的钙钛矿太阳能电池。

1月份,我相信您与中国东吴大学的研究人员合作,共同研究高性能太阳能电池的新概念。你能告诉我们一点这个项目吗?

DM:好的。我很高兴得到这笔补助金。在这个合作项目中,我们计划加入魁北克和东吴团队的力量,开发基于可加工溶液,高质量,近红外(NIR)量子点的新型,低成本,高性能“混合”太阳能电池( QDs)和纳米结构Si,使用纳米技术最新进展中出现的新概念。

您实验室目前正在进行哪些其他主要研究?

DM:我的团队基本上由材料化学家组成。我们喜欢合成我们自己的新纳米材料或纳米结构,并在能源和生物医学相关应用中进行探索。更具体地说,我的小组的主要研究兴趣包括开发各种纳米粒子(如半导体量子点(QD),过渡金属催化纳米粒子和各种形状的等离子体纳米结构),1D纳米结构(如TiO 2纳米棒) ),2D纳米结构(如石墨烯和C 3 N 4),以及纳米复合材料/纳米复合材料(如QD装饰的碳纳米管,双金属核@壳) 纳米粒子,二元金属氧化物纳米管和石墨烯包裹的Cu纳米线)用于能源(特别是太阳能电池),催化(包括光催化)和生物医学领域。

作为科学家和作家,您想评论科学出版的现状和未来方向吗?

DM:请允许我特别评论太阳能电池的出版物:报告高效率是件好事。但效率并不是太阳能电池的唯一重要因素,不应成为该领域研究人员的唯一目标,以便在备受瞩目的期刊上发表文章。稳定性也非常重要,需要进行大量调查。此外,物理见解和基本理解至关重要。我们必须从“简单的高效率”转移眼睛。

您是否也可以对钙钛矿太阳能电池研究的未来发展方向发表评论?

DTG:我对目前钙钛矿太阳能电池研究的进展感到高兴和乐观。研究人员能够在不同的实验室中重现高效率,就光伏研究而言,大面积钙钛矿太阳能电池的双位数效率是重要的里程碑。同样,除非研究人员解决钙钛矿太阳能电池的毒性和稳定性,否则我担心这项技术的商业化将具有挑战性。特别是,无铅钙钛矿太阳能电池至关重要。例如,欧盟规定只有0.1%(重量)作为电子器件中每种均质材料中铅的最大允许浓度,而有效的钙钛矿太阳能器件含铅量超过10%。

如果你能在第一天给新的本科学生一条建议,你会告诉他们什么?

DM:努力工作,不要轻易放弃。

DTG:运用科学思维解决问题,永不放弃。

  美国
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