El premio Kavli Exploration Award respalda la investigación de materiales de carbono sostenibles liderada por Rice | Noticias de arroz | Noticias y relaciones con los medios

Un equipo internacional de científicos dirigido por la Universidad Rice Mateo Pasquali ha ganado una subvención de 4,1 millones de dólares para optimizar nanotubo de carbono síntesis, un proceso que podría ayudar a impulsar la transición a la energía verde al proporcionar alternativas más sostenibles a los materiales que dependen de la industria pesada. El premio es un esfuerzo conjunto de La Fundación Kavlicon un premio Kavli Exploration Award de 1,9 millones de dólares en Nanociencia para la sostenibilidady arroz Buje de carbonoque aportó 2,2 millones de dólares adicionales.

“La transición energética es principalmente una transición material”, afirmó Pasquali. “Las energías renovables y la electrificación tienen una huella material mucho mayor que sus tecnologías homólogas basadas en fósiles. Necesitamos romper con la mentalidad actual de que los sistemas energéticos del futuro pueden construirse con materiales desarrollados antes de que la química se convirtiera en una ciencia madura. Ahora podemos hacer esto porque podemos controlar la estructura y las propiedades del carbono sólido con un grado de precisión sin precedentes”.

Los nanotubos de carbono, o CNT, son estructuras cilíndricas huecas a nanoescala hechas de átomos de carbono. Sus propiedades ⎯ excelentes portadores de calor y electricidad; muy fuertes, aunque livianos y con una gran superficie, los hacen útiles en electrónica, biosensores, baterías y más. En teoría, constituyen un uso final neto cero ideal para hidrocarburos como el gas natural, con el beneficio adicional del hidrógeno como subproducto de la reacción. Sin embargo, la síntesis de CNT a gran escala todavía plantea un desafío, desafío que Pasquali y su equipo esperan que su proyecto ayude a abordar.

“Estamos en un momento crítico en la investigación del carbono y es realmente importante que arrojemos luz sobre los procesos físicos y químicos que impulsan la síntesis de CNT”, dijo Pasquali. “Actualmente, los reactores son cajas negras, lo que nos impide aumentar la eficiencia de la síntesis. Necesitamos comprender mejor las fuerzas en juego en la formación de la CNT desarrollando nuevas herramientas para arrojar luz sobre la zona de reacción y encontrar formas de aprovecharla en nuestro beneficio”.

Rice tiene una larga trayectoria de descubrimientos e innovación en la investigación del carbono, que abarca desde Robert Curl y Richard Smalley‘s Premio Nobel 1996 por su “descubrimiento de los átomos de carbono unidos en forma de bola” hasta el presente. Sobre la base de esta historia, Pasquali ayudó a encabezar el establecimiento de Carbon Hub, una coalición de corporaciones, instituciones académicas y de investigación y organizaciones sin fines de lucro alineadas por el objetivo común de descarbonizar la economía.

“La comunidad de investigación ha estado fabricando CNT durante años, pero inicialmente nos centramos en conseguir propiedades a pequeña escala”, dijo Pasquali. “Una vez que obtuvimos las propiedades, también nos dimos cuenta de que no había ninguna razón intrínseca por la que no pudiéramos fabricar estos materiales a una escala mucho mayor. Inmediatamente se hizo evidente cuán crítico podría ser hacerlo para la transición a la energía verde”.

Según Pasquali, para ampliar la síntesis de CNT, un enfoque poco sistemático y fragmentado de la investigación es insuficiente. Más bien, la tarea exige la colaboración entre disciplinas, incluidas aquellas que no participaron durante la primera ola de investigación y desarrollo. Debido a que la síntesis de CNT evolucionó en varios países simultáneamente, esto requirió el establecimiento de una colaboración de investigación internacional.

“Tenemos que aplicar una mentalidad colaborativa para resolver este problema”, afirmó Pasquali. “Creemos que al reunir a una comunidad interdisciplinaria dedicada, este proyecto conducirá a mejoras en la eficiencia del reactor y ayudará a identificar mayores brechas en instrumentación y modelado”.

La Fundación Kavli, fundada en 2000 por un ingeniero y empresario noruego-estadounidense Fred Kavli, se ha convertido en una institución líder en la promoción de avances científicos mediante el apoyo a la investigación en astrofísica, nanociencia, neurociencia y física teórica. Impulsada por una visión de “hacer avanzar la ciencia en beneficio de la humanidad”, la fundación financia la investigación básica en estos cuatro campos a través de asociaciones, iniciativas y carteras diseñadas para ampliar los límites de la ciencia. Esta subvención es parte de su Nanociencia para la sostenibilidad programa, que busca desbloquear tecnologías del futuro a través de la innovación en la investigación de materiales.

Además de apoyar la investigación básica, la Fundación Kavli, en asociación con la Academia Noruega de Ciencias y Letras y el Ministerio Noruego de Educación e Investigación, también estableció El premio Kavli, en honor a los avances científicos “que transforman nuestra comprensión del mundo natural”, según el sitio web de la fundación. Muchos de los ganadores del Premio Kavli ganan un premio Nobel.

“Estamos orgullosos de asociarnos con la Universidad Rice para apoyar esta importante investigación de alto riesgo y alta recompensa”, dijo Amy Bernard, directora de ciencias biológicas de la Fundación Kavli.

“La colaboración con la Fundación Kavli permitirá que los equipos individuales que trabajan en el proyecto se reúnan y trabajen de manera coordinada”, dijo Pasquali, profesor AJ Hartsook de ingeniería química y biomolecular de Rice y profesor de química y ciencia de materiales y nanoingeniería y director de el Centro de Carbono. “Estamos realmente entusiasmados con el potencial innovador de este tipo de enfoque exploratorio que nos permitirá incluir científicos que trabajan en áreas complementarias que normalmente no participan en la investigación de CNT”.

Pasquali añadió que la síntesis de CNT es sólo una parte de un esfuerzo mayor, facilitado por Carbon Hub, para montar una nueva cadena de suministro de materiales.

“Cuando se quiere reemplazar un puente de piedra por uno de acero, no se puede simplemente replicar la misma estructura, hay que rediseñar el puente de arco y crear el concepto de puente colgante”, dijo. “La síntesis es la piedra angular de esta nueva cadena de suministro, pero es necesario coordinar otros esfuerzos para que el material pueda probarse y desplegarse de manera tan generalizada como lo hacemos con los metales y otros materiales industriales”.

Además de Pasquali, los investigadores de Rice involucrados en el proyecto incluyen Boris Yakobsonel profesor de ingeniería Karl F. Hasselmann y profesor de ciencia de materiales y nanoingeniería, y Thomas Senftleprofesor asistente de ingeniería química y biomolecular.

La colaboración incluye a Adam Boies de la Universidad de Cambridge; Mauro Bracconi, Matteo Maestri y Matteo Pelucchi del Politecnico di Milano; Matteo Cargnello y Arun Majumdar de la Universidad de Stanford; Phillip Christopher y Eric McFarland de UC Santa Bárbara; Sili Deng del Instituto Tecnológico de Massachusetts; Chris Hogan y Marien Simeni de la Universidad de Minnesota; Christian Reece de la Universidad de Harvard; Eric Stach de la Universidad de Pensilvania; Mauricio Terrones de la Universidad Estatal de Pensilvania; Jeff Blackburn del Laboratorio Nacional de Energías Renovables; Jeff Fagan del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología; Seung Min Kin del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología; Benji Maruyama del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea; Raghu Sivaramakrishnan del Laboratorio Nacional Argonne; y Juan José Vilatela del Instituto Madrileño de Estudios Avanzados, Materiales.

Video:

URL: https://youtu.be/qCLuNV03heI

(Video de Katie McKissick/La Fundación Kavli)

Descargas de imágenes:

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PIE DE LEYENDA: Matteo Pasquali es profesor AJ Hartsook de Ingeniería Química y Biomolecular de Rice, profesor de química y ciencia de materiales y nanoingeniería y director del Carbon Hub (Foto de Gustavo Raskosky/Universidad de Rice)

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PIE DE LEYENDA: Muxiao Li (fila superior, desde la izquierda), Eldar Khabushev, Davide Cavuto, Jui Junnarkar (fila inferior, desde la izquierda), Mingrui (Lily) Gong y Ana Victoria Benavides-Figueroa (Fotografía cortesía del Grupo de Investigación Pasquali/Universidad Rice )

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LEYENDA: Muxiao Li (izquierda) y Matteo Pasquali (Foto de Gustavo Raskosky/Universidad de Rice)

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TÍTULO: Imagen de microscopio electrónico de barrido de nanotubos de carbono. (Foto cortesía del Grupo de Investigación Pasquali/Universidad de Rice)

Enlaces:

Buje de carbono: https://carbonhub.rice.edu/

Grupo de Investigación Pasquali: https://pasquali.rice.edu/

Grupo de Investigación Yakobson: https://biygroup.blogs.rice.edu/

Grupo de Investigación Senftle: https://senftle.blogs.rice.edu/

Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular: https://chbe.rice.edu/

Departamento de Ciencia de Materiales y NanoIngeniería: msne.rice.edu

Escuela de Ingeniería George R. Brown: https://ingeniería.rice.edu

Acerca del arroz:

Ubicada en un campus boscoso de 300 acres en Houston, la Universidad Rice está constantemente clasificada entre las 20 mejores universidades del país según US News & World Report. Rice cuenta con escuelas muy respetadas de arquitectura, negocios, estudios continuos, ingeniería, humanidades, música, ciencias naturales y ciencias sociales y es sede del Instituto Baker de Políticas Públicas. Con 4.574 estudiantes universitarios y 3.982 estudiantes de posgrado, la proporción de estudiantes universitarios por docente de Rice es de poco menos de 6 a 1. Su sistema de colegios residenciales construye comunidades muy unidas y amistades para toda la vida, solo una de las razones por las que Rice ocupa el puesto número 1 en cuanto a interacción entre raza y clase, el número 2 en universidades mejor administradas y el puesto 12 en calidad de vida según Princeton. Revisar. Rice también está calificada como la de mejor valor entre las universidades privadas por Kiplinger’s Personal Finance.