stringtranslate.com

El rey Zhong Lin

Zhong Lin Wang ( chino :王中林; pinyin : Wáng Zhōnglín ; nacido en noviembre de 1961 [1] ) es un físico, científico de materiales e ingeniero chino-estadounidense especializado en nanotecnología , ciencia energética y electrónica . Es uno de los científicos más influyentes en el campo, galardonado con el Premio Mundial de Ciencias Albert Einstein en 2019, y a menudo se le denomina el "padre de los nanogeneradores".

Recibió su doctorado de la Universidad Estatal de Arizona en 1987. Es titular de la Cátedra Hightower en Ciencia e Ingeniería de Materiales y Profesor Emérito de la Cátedra Regents en el Instituto de Tecnología de Georgia , EE. UU. [2] En 2024, se informó que Wang se había mudado a trabajar en China a tiempo completo en el Instituto de Nanoenergía y Nanosistemas de Beijing. Se especuló ampliamente que esto se debió a la persecución del gobierno de EE. UU. a los científicos chino-estadounidenses a través de la Iniciativa China , así como al aumento de los ataques antiasiáticos en los Estados Unidos. [3]

Educación

Llegó a los EE. UU. para realizar estudios de posgrado a través del programa CUSPEA organizado por Tsung-Dao Lee .

Carrera

Wang fue profesor visitante en la Universidad Stony Brook de 1987 a 1988. Después de trabajar como investigador en el año siguiente en el Laboratorio Cavendish en la Universidad de Cambridge, Wang se unió al Laboratorio Nacional Oak Ridge y al Instituto Nacional de Estándares y Tecnología como científico investigador de 1990 a 1994. Fue contratado por el Instituto de Tecnología de Georgia como profesor asociado en 1995; fue ascendido a profesor titular en 1999, profesor de Regents en 2004 y titular de la Cátedra Hightower en Ciencia e Ingeniería de Materiales en 2010. Wang fue director del Centro de Caracterización de Nanoestructuras del Instituto Tecnológico de Georgia de 2000 a 2015. Es director fundador, director y científico jefe del Instituto de Nanoenergía y Nanosistemas de Beijing, Academia China de Ciencias desde 2012. [4]

Ciencia y tecnología de los nanogeneradores

Wang inventó los nanogeneradores piezoeléctricos en 2006, [5] para generar electricidad a partir de la pequeña energía mecánica proporcionada por matrices de nanocables de ZnO.

Antes de la invención de los nanogeneradores triboeléctricos (TENG) por Wang en 2011, [6] la recolección de energía mecánica dependía principalmente del generador electromagnético (EMG) inventado por Faraday en 1831. El EMG es más eficiente para movimientos mecánicos de alta frecuencia, como más de 10–60 Hz. Los TENG tienen ventajas sobre los EMG en la recolección de energía mecánica de baja frecuencia del entorno. La eficiencia de conversión de energía basada en TENG puede alcanzar el 50-85%. [7] [8] La densidad de potencia de salida máxima obtenida hasta ahora es de hasta 500 W/m 2 . [8]

Célula híbrida. Wang introdujo la célula híbrida en 2009 para aprovechar simultáneamente dos o más tipos de energía diferentes, como la solar y la mecánica. [9]

Nanogenerador piroeléctrico. En 2012, basándose en el efecto piroeléctrico, Wang inventó el nanogenerador piroeléctrico. [10]

Energía azul. En 2014, Wang propuso la idea de la energía azul, en la que se utilizan millones de unidades TENG para formar una red TENG flotante sobre la superficie del agua para la recolección de energía de las olas a gran escala. [11] Si una unidad TENG puede generar una potencia de 10 mW, se predice teóricamente que la potencia total para un área equivalente al tamaño del estado de Georgia y 10 m de profundidad de agua será de 16 TW, lo que puede satisfacer las necesidades energéticas del mundo. [12]

Teoría de nanogeneradores a partir de la corriente de desplazamiento de Maxwell . En 1861, Maxwell propuso el término ε 𝜕𝑬/𝜕𝑡 como corriente de desplazamiento de Maxwell. Wang sugirió agregar un término adicional 𝜕 𝑃 𝑠/𝜕𝑡 a la corriente de desplazamiento de Maxwell para los casos en que está presente la polarización de la superficie. [13] [14] Recientemente, Wang propuso expandir las ecuaciones de Maxwell para medios cargados en movimiento. [15]

Orígenes de la electrificación por contacto . Wang ha argumentado [16] [17] [18] que la transferencia de electrones entre átomos/moléculas en la electrificación por contacto se debe a la superposición de nubes de electrones (o superposición de funciones de onda) entre la región repulsiva, porque la barrera de potencial interatómica se puede reducir. Luego, se ha propuesto un modelo de capa híbrida para revelar el proceso de formación de doble capa eléctrica entre líquido y sólido. [19] Se ha observado la emisión de fotones debido a la transferencia y transición de electrones en la interfaz, lo que resultó en el nacimiento de la espectroscopia de emisión inducida por electrificación por contacto (CEIIS). [20] Además, la transferencia de electrones entre superficies líquidas y sólidas se puede utilizar para la catálisis electro de contacto (CEC). [21]

Energía para la nueva era y energía de alta entropía. Wang propuso la idea de "energía para la nueva era" en 2017 para distinguir las fuentes de energía distribuidas de la nueva energía conocida. [14] Recientemente, Wang estudió la teoría de la entropía de la distribución y utilización de la energía para la era de la Internet de las cosas. [22] La energía "ordenada" transmitida desde las centrales eléctricas se utiliza para resolver las aplicaciones "ordenadas" para sitios fijos y parte de las aplicaciones de energía distribuida "desordenadas", mientras que la energía "desordenada" extraída del medio ambiente se utiliza principalmente para resolver aplicaciones distribuidas.

Piezotrónica y piezofototrónica de semiconductores de tercera generación

Efecto piezotrónico y piezotronica . Al aplicar una tensión sobre un material con una estructura cristalina no centrosimétrica, se puede producir un potencial piezoeléctrico (piezopotencial) . Para un nanoalambre de ZnO, la altura de la barrera Schottky entre el nanoalambre y su contacto metálico se puede ajustar de manera efectiva mediante el campo interno creado. Este fenómeno se denomina efecto piezotrónico , que fue descubierto por Wang en 2007. [23] El campo de la piezotronica representa la electrónica en la que el piezopotencial actúa como un voltaje de compuerta. [24] Recientemente, también se demostró el efecto piezotrónico en materiales 2D. [25]

Efecto piezo-fototrónico y piezo-fototrónica. Al aplicar una tensión, el piezopotencial creado por las cargas de polarización de la interfaz puede ajustar en gran medida la estructura de banda local y desplazar la zona de agotamiento de carga en una unión pn. La separación o recombinación de portadores de carga en la unión se puede mejorar al ser excitados por fotones. Este fenómeno se denomina efecto piezo-fototrónico , descubierto por Wang en 2009, [26] en el que los procesos optoelectrónicos se ajustan y controlan mediante el piezopotencial creado. Al utilizar este efecto, se han fabricado matrices de sensores de presión/fuerza basadas en LED de nanocables individuales, que pueden mapear la tensión a una alta resolución y densidad [27] y mejorar la eficiencia del LED. [28]

Efecto piezofotónico. Wang predijo teóricamente el efecto de emisión de fotones inducido por el piezoelectricidad (efecto piezofotónico) en 2008. [29] La fotoemisión puede ocurrir, como resultado de la caída de cargas atrapadas desde los estados de vacancia/superficie de regreso a la banda de valencia, bajo la existencia del potencial piezoeléctrico . Tal efecto ha sido observado y verificado experimentalmente en su trabajo posterior. [30]

Tribotrónica. El campo de la tribotrónica representa la electrónica en la que el triboeléctrico actúa como voltaje de compuerta. [31]

Crecimiento y comprensión de las nanoestructuras de ZnO

Wang descubrió las nanocinturones de óxido en 2001. [32]

Nanomediciones in situ en TEM

En 1999, Wang y sus colaboradores utilizaron la microscopía electrónica de transmisión (MET) para medir las propiedades de nanotubos de carbono individuales, incluidas las mecánicas, eléctricas y de emisión de campo. [33] Wang demostró una técnica de nanobalance y un enfoque hacia la nanomecánica. [34]

Teoría de la dispersión inelástica en la difracción y formación de imágenes de electrones

Wang realizó algunas investigaciones para comprender la dispersión inelástica en la difracción y la obtención de imágenes de electrones. Publicó un libro de texto sobre dispersión elástica e inelástica en la difracción y la obtención de imágenes de electrones (Plenum Press, 1995) [27] . En la microscopía electrónica de transmisión por barrido (STEM), el campo oscuro anular de ángulo alto (HAADF) (denominado contraste Z) está dominado por la dispersión difusa térmica (TDS) y se propuso una teoría dinámica para incluir la TDS en la simulación de imágenes de HAADF. [35]

Honores y reconocimientos

Referencias

  1. ^ ab "王中林(Zhong Lin Wang)". Archivado desde el original el 5 de junio de 2019. Consultado el 15 de junio de 2019 .
  2. ^ "Zhong Lin Wang | Facultad de Ciencias de los Materiales e Ingeniería". www.mse.gatech.edu/people/zhong-lin-wang .
  3. ^ "El principal científico estadounidense y 'líder mundial' en nanotecnología dimite para trabajar en China". South China Morning Post . 2024-09-24 . Consultado el 2024-09-25 .
  4. ^ "中国科学院北京纳米能源与系统研究所". www.binn.cas.cn.​
  5. ^ Wang, Zhong Lin; Song, Jinhui (14 de abril de 2006). "Nanogeneradores piezoeléctricos basados ​​en matrices de nanocables de óxido de cinc". Science . 312 (5771): 242–246. Bibcode :2006Sci...312..242W. doi :10.1126/science.1124005. ISSN  0036-8075. PMID  16614215. S2CID  4810693.
  6. ^ Fan, Feng-Ru; Tian, ​​Zhong-Qun; Lin Wang, Zhong (marzo de 2012). "Generador triboeléctrico flexible". Nanoenergía . 1 (2): 328–334. Código Bib : 2012NEne....1..328F. doi :10.1016/j.nanoen.2012.01.004. S2CID  59434593.
  7. ^ Xie, Yannan; Wang, Sihong; Niu, Simiao; Lin, largo; Jing, Qingshen; Yang, Jin; Wu, Zhengyun; Wang, Zhong Lin (25 de agosto de 2014). "Nanogenerador de capa triboeléctrica independiente estructurado en rejilla para recolectar energía mecánica con una eficiencia de conversión total del 85%". Materiales Avanzados . 26 (38): 6599–6607. Código Bib : 2014AdM....26.6599X. doi :10.1002/adma.201402428. ISSN  0935-9648. PMID  25156128. S2CID  30685667.
  8. ^ ab Zhu, Guang; Zhou, Yu Sheng; Bai, Peng; Meng, Xian Song; Jing, Qingshen; Chen, Jun; Wang, Zhong Lin (1 de abril de 2014). "Un enfoque basado en película delgada adaptable a la forma para la generación de energía con un 50 % de alta eficiencia mediante electrificación deslizante con microrejillas". Materiales avanzados . 26 (23): 3788–3796. Bibcode :2014AdM....26.3788Z. doi :10.1002/adma.201400021. ISSN  0935-9648. PMID  24692147. S2CID  22199444.
  9. ^ Xu, Chen; Wang, Xudong; Wang, Zhong Lin (1 de abril de 2009). "Célula híbrida estructurada con nanocables para la captación simultánea de energía solar y mecánica". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 131 (16): 5866–5872. doi :10.1021/ja810158x. ISSN  0002-7863. PMID  19338339. S2CID  40091940.
  10. ^ Yang, Ya; Guo, Wenxi; Pradel, Ken C.; Zhu, Guang; Zhou, Yusheng; Zhang, Yan; Hu, Youfan; Lin, Long; Wang, Zhong Lin (13 de junio de 2012). "Nanogeneradores piroeléctricos para la recolección de energía termoeléctrica". Nano Letters . 12 (6): 2833–2838. Bibcode :2012NanoL..12.2833Y. doi :10.1021/nl3003039. ISSN  1530-6984. PMID  22545631.
  11. ^ Wang, Zhong Lin (2014). "Nanogeneradores triboeléctricos como nueva tecnología energética y sensores autoalimentados: principios, problemas y perspectivas". Faraday Discuss . 176 : 447–458. Bibcode :2014FaDi..176..447W. doi :10.1039/c4fd00159a. ISSN  1359-6640. PMID  25406406. S2CID  22048783.
  12. ^ Wang, Zhong Lin (9 de febrero de 2017). "Captura de energía de las olas en redes flotantes". Nature . 542 (7640): 159–160. Bibcode :2017Natur.542..159W. doi : 10.1038/542159a . ISSN  0028-0836. PMID  28179678. S2CID  4461713.
  13. ^ Wang, Zhong Lin (febrero de 2020). "Sobre la teoría del primer principio de los nanogeneradores a partir de las ecuaciones de Maxwell". Nano Energy . 68 : 104272. Bibcode :2020NEne...6804272W. doi :10.1016/j.nanoen.2019.104272. ISSN  2211-2855. S2CID  210249178.
  14. ^ ab Wang, Zhong Lin; Jiang, Tao; Xu, Liang (septiembre de 2017). "Hacia el sueño de la energía azul mediante redes de nanogeneradores triboeléctricos". Nanoenergía . 39 : 9–23. Código Bib : 2017NEne...39....9W. doi :10.1016/j.nanoen.2017.06.035. ISSN  2211-2855.
  15. ^ Wang, Zhong Lin (diciembre de 2021). "Sobre las ecuaciones de Maxwell expandidas para sistemas de medios cargados en movimiento: teoría general, soluciones matemáticas y aplicaciones en TENG". Materials Today . 52 : 348–363. doi :10.1016/j.mattod.2021.10.027. ISSN  1369-7021. S2CID  245105522.
  16. ^ Xu, Cheng; Zi, Yunlong; Wang, Aurelia Chi; Zou, Haiyang; Dai, Yejing; Él, Xu; Wang, Peihong; Wang, Yi-Cheng; Feng, Peizhong; Li, Dawei; Wang, Zhong Lin (abril de 2018). "Sobre el mecanismo de transferencia de electrones en el efecto de electrificación de contacto". Materiales Avanzados . 30 (15): 1706790. Código bibliográfico : 2018AdM....3006790X. doi :10.1002/adma.201706790. PMID  29508454. S2CID  3757981.
  17. ^ Xu, Cheng; Wang, Aurelia Chi; Zou, Haiyang; Zhang, Binbin; Zhang, Chunli; Zi, Yunlong; Pan, Lun; Wang, Peihong; Feng, Peizhong; Lin, Zhiqun; Wang, Zhong Lin (9 de agosto de 2018). "Aumento de la temperatura de trabajo de un nanogenerador triboeléctrico mediante la extinción de la emisión termoiónica de electrones en electrificación de contacto". Materiales Avanzados . 30 (38): 1803968. Código bibliográfico : 2018AdM....3003968X. doi : 10.1002/adma.201803968 . ISSN  0935-9648. PMID  30091484. S2CID  51940860.
  18. ^ Wang, Zhong Lin; Wang, Aurelia Chi (noviembre de 2019). "Sobre el origen de la electrificación por contacto". Materials Today . 30 : 34–51. doi :10.1016/j.mattod.2019.05.016. ISSN  1369-7021. S2CID  189987682.
  19. ^ Lin, Shiquan; Chen, Xiangyu; Wang, Zhong Lin (23 de junio de 2021). "Electrificación de contacto en la interfaz líquido-sólido". Chemical Reviews . 122 (5): 5209–5232. doi :10.1021/acs.chemrev.1c00176. ISSN  0009-2665. PMID  34160191. S2CID  235609525.
  20. ^ Li, Ding; Xu, Cheng; Liao, Yanjun; Cai, Wenzhe; Zhu, Yongqiao; Wang, Zhong Lin (24 de septiembre de 2021). "Emisión de fotones inducida por transición electrónica interatómica en la electrificación por contacto". Science Advances . 7 (39): eabj0349. Bibcode :2021SciA....7..349L. doi :10.1126/sciadv.abj0349. ISSN  2375-2548. PMC 8462885 . PMID  34559569. S2CID  237628400. 
  21. ^ Wang, Ziming; Berbille, Andy; Feng, Yawei; Li, Site; Zhu, Laipan; Tang, Wei; Wang, Zhong Lin (2022). "Catálisis por contacto electro para la degradación de contaminantes orgánicos utilizando polvo dieléctrico prístino". Nature Communications . 13 (1): 130. Bibcode :2022NatCo..13..130W. doi :10.1038/s41467-021-27789-1. PMC 8748705 . PMID  35013271. S2CID  245839613. 
  22. ^ Wang, Zhong Lin (abril de 2019). "Teoría de la entropía de la energía distribuida para la Internet de las cosas". Nano Energy . 58 : 669–672. Bibcode :2019NEne...58..669W. doi :10.1016/j.nanoen.2019.02.012. ISSN  2211-2855. S2CID  139527230.
  23. ^ Wang, ZL (19 de marzo de 2007). "Nanopiezotronics". Materiales avanzados . 19 (6): 889–892. Código Bibliográfico :2007AdM....19..889W. doi :10.1002/adma.200602918.
  24. ^ Wu, Wenzhuo; Wen, Xiaonan; Wang, Zhong Lin (24 de mayo de 2013). "Matriz direccionable por taxel de transistores piezotrónicos de nanocables verticales para imágenes táctiles activas y adaptativas". Science . 340 (6135): 952–957. Bibcode :2013Sci...340..952W. doi : 10.1126/science.1234855 . ISSN  0036-8075. PMID  23618761. S2CID  206547682.
  25. ^ Wu, Wenzhuo; Wang, Lei; Li, Yilei; Zhang, Fan; Lin, Long; Niu, Simiao; Chenet, Daniel; Zhang, Xian; Hao, Yufeng; Heinz, Tony F.; Hone, James (octubre de 2014). "Piezoelectricidad de MoS2 de capa atómica única para conversión de energía y piezotrónica". Nature . 514 (7523): 470–474. Bibcode :2014Natur.514..470W. doi :10.1038/nature13792. ISSN  0028-0836. PMID  25317560. S2CID  4448528.
  26. ^ Hu, Youfan; Chang, Yanling; Fei, Peng; Snyder, Robert L.; Wang, Zhong Lin (15 de enero de 2010). "Diseño de las características de transporte eléctrico de dispositivos de micro/nanocables de ZnO mediante el acoplamiento de efectos piezoeléctricos y de fotoexcitación". ACS Nano . 4 (2): 1234–1240. doi :10.1021/nn901805g. ISSN  1936-0851. PMID  20078071.
  27. ^ Pan, Caofeng; Dong, Lin; Zhu, Guang; Niu, Simiao; Yu, Ruomeng; Yang, Qing; Liu, Ying; Wang, Zhong Lin (11 de agosto de 2013). "Imágenes electroluminiscentes de alta resolución de la distribución de presión utilizando una matriz de LED de nanocables piezoeléctricos". Fotónica de la naturaleza . 7 (9): 752–758. Código Bib : 2013NaPho...7..752P. doi :10.1038/nphoton.2013.191. ISSN  1749-4885. S2CID  4128581.
  28. ^ Yang, Qing; Liu, Ying; Pan, Caofeng; Chen, Jun; Wen, Xiaonan; Wang, Zhong Lin (24 de enero de 2013). "Eficiencia ampliamente mejorada en diodos emisores de luz ultravioleta inorgánicos/orgánicos hibridados con nanocables de ZnO/p-polímeros mediante efecto piezo-fototrónico". Nano Letters . 13 (2): 607–613. Bibcode :2013NanoL..13..607Y. doi :10.1021/nl304163n. ISSN  1530-6984. PMID  23339573.
  29. ^ Wang, Zhong Lin (24 de noviembre de 2008). "Hacia nanosistemas autoalimentados: de nanogeneradores a nanopiezotrónica". Materiales funcionales avanzados . 18 (22): 3553–3567. doi :10.1002/adfm.200800541. ISSN  1616-301X. S2CID  43937604.
  30. ^ Wang, Xiandi; Zhang, Hanlu; Yu, Ruomeng; Dong, Lin; Peng, Dengfeng; Zhang, Aihua; Zhang, Yan; Liu, Hong; Pan, Caofeng; Wang, Zhong Lin (25 de febrero de 2015). "Mapeo dinámico de la presión de la escritura a mano personalizada mediante una matriz de sensores flexible basada en el proceso de mecanoluminiscencia". Materiales avanzados . 27 (14): 2324–2331. Bibcode :2015AdM....27.2324W. doi :10.1002/adma.201405826. ISSN  0935-9648. PMID  25711141. S2CID  205259440.
  31. ^ Zhang, Chi; Tang, Wei; Zhang, Limin; Han, Changbao; Wang, Zhong Lin (26 de agosto de 2014). "Transistor de efecto de campo de electrificación de contacto". ACS Nano . 8 (8): 8702–8709. doi :10.1021/nn5039806. ISSN  1936-0851. PMID  25119657.
  32. ^ Pan, ZW; Dai, ZR; Wang, ZL (9 de marzo de 2001). "Nanocinturones de óxidos semiconductores". Science . 291 (5510): 1947–1949. Bibcode :2001Sci...291.1947P. doi :10.1126/science.1058120. ISSN  0036-8075. PMID  11239151. S2CID  16880233.
  33. ^ Poncharal, Philippe; Wang, ZL; Ugarte, Daniel; de Heer, Walt A. (5 de marzo de 1999). "Deflexiones electrostáticas y resonancias electromecánicas de nanotubos de carbono". Science . 283 (5407): 1513–1516. Bibcode :1999Sci...283.1513P. doi :10.1126/science.283.5407.1513. ISSN  0036-8075. PMID  10066169.
  34. ^ Gao, Ruiping; Wang, Zhong L.; Bai, Zhigang; de Heer, Walter A.; Dai, Liming; Gao, Mei (17 de julio de 2000). "Nanomecánica de nanotubos de carbono individuales a partir de matrices cultivadas pirolíticamente". Physical Review Letters . 85 (3): 622–625. Bibcode :2000PhRvL..85..622G. doi :10.1103/physrevlett.85.622. hdl : 1853/9276 . ISSN  0031-9007. PMID  10991355.
  35. ^ Wang, ZL; Cowley, JM (diciembre de 1989). "Simulación de imágenes de tallos de campo oscuro anulares de alto ángulo que incluyen dispersión difusa térmica inelástica". Ultramicroscopía . 31 (4): 437–453. doi :10.1016/0304-3991(89)90340-9. ISSN  0304-3991.
  36. ^ "Conferencia Diels-Planck 2019". www.kinsis.uni-kiel.de . 24 de octubre de 2023.
  37. ^ "Ganadores de los Premios Eni 2018". www.eni.com .
  38. ^ "Thomson Reuters pronostica los ganadores del Premio Nobel | Thomson Reuters". thomsonreuters.com .

Enlaces externos