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康奈尔大学的斟酌东谈主员掌握特有的大轮回和分子笼结构的会通经营了一种创始性的多孔晶体色人阁影院，增强了固态电板中的锂离子传输。

这种新的晶体经营以一维纳米通谈为特征，显赫升迁了离子的导电性，这一发展首肯了更安全的电板，并在水净化和生物电子学方面有潜在的应用。

通过会通两种污蔑的分子结构，康奈尔大学的斟酌东谈主员如故设备出一种多孔晶体，约略继承锂离子电解质，并通过一维纳米通谈告成运输。这种改动的经营有可能升迁固态锂离子电板的安全性。

该团队的斟酌效果详备发表在最近发表在《好意思国化学学会杂志》上的论文《用于快速锂离子传输的熔融大环笼分子的超分子拼装》中。第一作家是王玉哲（音译）。

该神色由康奈尔大学工程学院材料科学与工程助理素质、该论文的资深作家钟宇（音译）指挥，他的试验室特意斟酌合成“软”和纳米级材料，这些材料不错鼓吹动力存储和可捏续性工夫。

两年前，钟宇刚加入康奈尔大学，就被王玉哲有关上了。王玉哲是又名大三的本科转校生，对参与一个斟酌神色充满眷注。

经营更安全的锂离子电板

在钟宇的潜在课题列表中，最遑急的是找到一种制造更安全的锂离子电板的范例。在传统的锂离子电板中，离子通过液体电解质往返穿梭。然则液体电解质会在电板的阳极和阴极之间造成尖状的树突，这会使电板短路色人阁影院，或者在小数数情况下会爆炸。

固态电板频频更安全，但也濒临着特有的挑战。在这些电板中，由于增多的电阻，离子通过固体材料的速率更慢。为了克服这个问题，钟的见识是创造一种新式的多孔晶体，不错促进离子沿着指定的旅途畅通。这条旅途需要允许锂离子和晶体结构之间最小的相互作用，以正式离子粘在全部。此外，晶体需要容纳高浓度的离子以保捏有用的导电性。

改动分子会通

在学院工程学习决策的资助下，王玉哲启动使命，并经营了一种范例，将两个具有互补神态的偏心分子结构会通在全部：大环和分子笼。

大环是由12个或更多原子构成的分子环，而分子笼是多环化合物，或多或少与它们的名字相似。

“大环和分子笼王人有内在的孔隙，离子不错在其中停留和通过，”王玉哲说。“通过使用它们行为多孔晶体的基石，晶体将有大的空间来存储离子和相互迷惑的离子运输通谈。”

杀青创记载的高离子电导率

王玉哲将这些因素会通在全部，中间是一个分子笼，三个大环呈辐照状相接，就像翅膀或手臂相同。这些大环笼形分子掌握氢键和它们的互锁神态自拼装成更大、更复杂的纳米孔三维晶体，具有一维通谈 —— “离子运输的理思路线”，字据钟宇的说法 —— 离子电导率高达每厘米8.3×10^-4西门子。

“这种导电性是这些基于分子的固态锂离子导电电解质的最高记录，”钟宇说。

详备的结构分析和应用

一朝斟酌东谈主员有了他们的晶体，他们需要更好地了解它的构成，是以他们与材料科学与工程素质Judy Cha博士协作，她使用扫描透射电子显微镜来探索它的结构，以及机械和航空航天工程助理素质Jingjie Yeo，他的模拟深切了分子和锂离子之间的相互作用。

“因此，把总共的碎屑放在全部，咱们最终陶冶了一个很好的聚拢，为什么这种结构对离子传输确凿很好，为什么咱们用这种材料获取如斯高的导电性，”钟宇说。

除了制造更安全的锂离子电板外，这种材料还可能用于差别水净化中的离子和分子，以及制造用于生物电子电路和传感器的夹杂离子-电子传导结构。

探索改日应用

“这种大环笼分子在这个社区中十足是新事物，”钟宇说。“分子笼和大环如故被东谈主们所知有一段时分了，但怎么的确掌握这两种分子的特有几何神态来指挥新的、更复杂的结构的自拼装是一个尚未探索的限制。目下在咱们的小组中，咱们正在斟酌不同分子的合成，怎么将它们拼装起来并制造具有不同几何神态的分子，这么咱们就不错膨大制造新纳米多孔材料的总共可能性。也许它是为了锂离子导电性，或者以致可能是为了好多其他不同的应用。”

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