从水泥到电池的帮助下从一个袋熊

凡妮莎·彼得森刚刚40岁,但她已经建立了一个坚实的声誉在先进材料的分析,利用中子散射探针的结构和动力学,因此了解他们的功能。她是两种方法的开发和研究感兴趣的应用程序和是一个天才的科学传播者:她的许多奖项之一,年轻高大罂粟科学奖项从澳大利亚政策和科学研究所,奖励通信研究。

彼得森博士在开始她的职业生涯理工大学、悉尼、研究水泥的化学,这并不是听起来那么枯燥。一般,水泥无机粉末硬化组时,绑定在一起的其他材料。一些干水泥粉末的原子水平结构仍然是未知的,甚至有经验的结构性科学家难以取得进展。“当我开始看水泥粉末衍射结构,我学会了两件事:我们目前的描述是不正确的,是多么复杂,”她说。

最初的她的博士学位的前提是探索材料的原子结构之间的联系及其属性使用x射线。“我不满意的近似模型结构,她回忆道。她发现第三个主管,布雷特猎人-中子粉末衍射专家,他们使用了里特维德方法更详细地研究水泥粉末的结构,从中子结合数据,实验室x射线和同步x射线衍射。这教会我如何重要的是找到合适的方法和技术,”她补充道。布雷特和我发现研究材料的详细结构导致其功能的新见解。”

经过一个短暂的博士后在悉尼,她搬到美国国家标准与技术研究院(Nist)中子研究中心。在2000年代早期,布什政府把很多钱放进储氢。“未来的愿景是基于氢;有点儒勒·凡尔纳,”她回忆道。但这一愿景提供资金为研究材料,氢气,和她发展她的兴趣在多孔材料的属性。

我们往往不认为袋熊是特别快,但他们比博尔特跑得快

她回到澳大利亚两年之后在Nist的消息不胫而走,悉尼附近的一个强大的中子设施正在建设。“我有幸获得一个短期的悉尼大学博士后,这使我为位置竞争澳大利亚核科学和技术组织(Ansto)中子衍射仪器来的时候在线,”她说。她目前的工作在Ansto用途袋熊,其动人地命名为中子粉末衍射仪。几乎所有的大型仪器有澳大利亚动物命名:第二个粉末衍射仪是针鼹鼠,还有其他乐器叫鸭嘴兽,鸸鹋,大班。

她还被她的第一年的对比在中子粉末衍射,当一个星期才获得一个衍射图样,几秒钟,同样的过程需要袋熊。我们往往不认为袋熊是特别快,但是他们可以超越博尔特,”她说。我们的袋熊是世界上最快的仪器的安装时,今天仍是如此。因为它工作得如此之快,它可以用于实时观察原子水平结构。

彼得森现在使用中子粉末衍射研究功能的能源材料,储存,运输和提供能量。化石燃料有很多缺点但与大多数可再生能源——他们是可移植的。但社会需要便宜,从绿色安全的方法来存储和运输能量来源。彼得森是使用实时中子粉末衍射了解原子结构的可充电电池电极和如何改变在充电和放电的非平衡条件。¹

最常见的一种类型的可充电电池-锂离子电池已经彻底改变了我们的生活。每一个手机有这样的电池,但有限的电荷保留困扰他们确保电池的使用仍然有限:例如,它们不适合空间或军事应用。锂也相对较少;代之以钠、第六地球上最丰富的元素,将极大地减少电池价格,同时提供改善其他属性的范围。彼得森的中子衍射实验允许的原子水平结构和机制在原型钠电池电极直接与锂离子同行相比。

所以,彼得森下什么?中子粉末衍射是一种理想的技术监督和理解功能材料的结构变化,和她的团队技术提供了大量的工作在未来。