世界著名化学家——崔屹

世界著名化学家

世界著名化学家——崔屹

2018/11/27
世界著名化学家
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Author: Peng Li2,976views　■

本文作者漂泊

崔屹教授是纳米材料及新能源领域的领军人物。他的主要研究方向为纳米材料在能量存储、光伏器件、拓扑绝缘体以及生物及环境等方向的应用。先后在世界顶级期刊发表高水平论文300余篇。作为一名年仅四十余岁的青年教授，崔屹已经培养近60位博士和博士后，在世界范围培养了40多位教授，为学术传播做出了重要贡献。崔屹的另一个标签则是企业家，2008年，他创立了致力于将高容量的硅负极锂电池产业化的安普瑞斯（Amprius），2015年，他又同美国前能源部部长朱棣文一道创办了以生产高效雾霾过滤产品为目标的4CAir。他致力于将尖端科技推向产业化。同时他也是《Nano Letters》副主任编辑，美国能源部投资支持的湾区光伏联盟的联合主任。

经历

1998年在中国科学技术大学取得理学学士学位；
2002年在哈佛大学取得博士学位，师从Prof. Charles M. Lieber；
2003年在加州大学伯克利分校从事博士后研究,合作导师为Prof. Paul Alivisatos；
2005年进入斯坦福大学材料科学与工程系任教，任助理教授；
2008年创立安普瑞斯（Amprius），目标是把硅负极材料产业化；
2010年任斯坦福大学材料科学与工程系副教授并获终身教职；
2015年与美国前能源部部长朱棣文教授共同创办4CAir公司，生产雾霾过滤产品；

所获荣誉

2017年 Blavatnik National Laureate in Physical Sciences and Engineering
2016年 Blavatnik National Award Finalist
2016年 Top 10 World Changing Ideas for His Work on Cooling Textile, Scientific American
2016年 MRS Fellow
2015年 MRS Fred Kavli Distinguished Lectureship in Nanoscience
2015年 Fellow of Royal Society of Chemistry
2015年 Small Young Innovator Awards
2015年 Resonate Award for Sustainability
2015年 Inorganic Chemistry Frontiers Award for Young Scientist
2015年剑桥大学首届斯伦贝谢化学专场讲座（Inaugural Schlumberger Chemistry Lectureship, University of Cambridge）
2014年 Top 10 World Changing Ideas for His Work on Batteries to Capture Low-Grade Waste Heat, Scientific American
2014年 Ranked No. 1 Worldwide “Hottest Researchers of Today” in Materials Science (Thomas Reuters)
2014年 Bau Family Awards in Inorganic Chemistry
2014年 Inaugural Nano Energy Award Winner
2014年首届纳米能源奖（NANO ENERGY）
2014年布拉瓦尼克国家奖入围奖（Blavatnik National Award Finalist）
2013年国际理论化学与应用化学联合会新材料及合成杰出奖
2013年杜伊斯堡 – 埃森大学的科学家（Scientist in Residence, University of Duisburg-Essen）
2011年哈佛大学威尔逊奖（Harvard UniversityWilson Prize）
2010年大卫·费罗和杰里杨教授学者奖
2010年斯隆研究奖学金
2009年全球气候与能源项目特聘讲师
2008年 KAUST研究奖（King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) Investigator Award）
2008年 ONR 年轻发明家奖（ONR Young Investigator Award）
2007年 MDV创新奖（Mohr Davidow Ventures (MDV) Innovators Award）
2005年特尔曼奖（Terman Fellowship）
2004年世界顶尖100名青年发明家（World Top 100 Young Innovator Award, MIT Technology Review）
2003年米勒研究奖学金（Miller Research Fellowship, University of California, Berkeley）
2002年远见研究所纳米技术杰出研究生奖（Distinguished Graduate Student Award in Nanotechnology）

主要研究工作及学术成就

先进纳米材料的合成与制备

崔屹课题组发展了一系列合成不同组分、尺寸、形状的纳米材料的方法，包括气-液-固生长法【Vapor-liquid-solid (VLS) growth】合成纳米线，溶胶法合成纳米晶，电旋涂法合成纳米纤维等等；他们还研究了纳米多孔材料以及纳米球印刷阵列的制备技术。

各种各样的纳米结构

2. 能源存储领域

崔屹课题组在锂离子电池以及超级电容器等便携式储能器件等领域进行了大量研究。他的主要工作是将纳米材料应用到锂电池的正负极材料当中以及超级电容器当中。硅负极相比于原来常用的碳材料，具有更可观的能量密度，因此受到了广泛关注。崔屹团队对硅负极材料进行了大量的研究，如设计了硅纳米线阵列负极，所制作的电池能量密度是原有的碳负极电池能量密度的十倍。由于硅块体材料极易在体积的巨大变化过程中破碎，导致电池性能下降，因此崔屹课题组设计了硅纳米球解决了电池充放电过程当中硅材料会发生巨大体积变化的问题。

纳米材料的使用使得电池的拉伸性能、循环次数等性能得到了极大程度的改善，但同时也会导致电解质与电极难以形成稳固的界面，目前，崔屹课题组正设法解决这一问题。崔屹课题组主要关注的是锂离子电池的硅、锗、锡等负极材料以及金属氧化物、硫等正极材料。在超级电容器领域，他们主要研究的材料是碳纳米管和多孔纳米线。

用于锂离子电池的硅负极（上图为硅纳米线，下图为硅纳米球）

3. 纳米膜材料

崔屹课题组发明了一种纳米高分子纤维的过滤膜，空气阻力仅为市面上口罩的三分之一至二分之一，同时过滤效率达到99%。由于纳米高分子纤维直径很小，带有静电，且电场梯度强，从而能吸附不带电的PM_2.5。崔屹还研究了一种纳米多孔聚乙烯，用来制造衣物，一方面，由于纳米孔的存在，红外线和空气可以随意透过，方便散热，另一方面，可见光会被散射，能解决“布不遮体”的问题。这种材料制作的衣物非常适合炎热天气穿着。此外，纳米多孔聚乙烯还能实现回收利用。

纳米多孔聚乙烯薄膜

代表性论文

[1]Cui Y, Wei Q, Park H, et al. Nanowire nanosensors for highly sensitive and selective detection of biological and chemical species[J]. Science, 2001, 293(5533): 1289-1292.
[2]Cui Y, Lieber C M. Functional nanoscale electronic devices assembled using silicon nanowire building blocks[J]. science, 2001, 291(5505): 851-853.
[3]Butler S Z, Hollen S M, Cao L, et al. Progress, challenges, and opportunities in two-dimensional materials beyond graphene[J]. ACS nano, 2013, 7(4): 2898-2926.
[4]Wang H, Cui L F, Yang Y, et al. Mn3O4− graphene hybrid as a high-capacity anode material for lithium ion batteries[J]. Journal of the American Chemical Society, 2010, 132(40): 13978-13980.
[5]Wu H, Chan G, Choi J W, et al. Stable cycling of double-walled silicon nanotube battery anodes through solid–electrolyte interphase control[J]. Nature nanotechnology, 2012, 7(5): 310.
[6]Hu L, Kim H S, Lee J Y, et al. Scalable coating and properties of transparent, flexible, silver nanowire electrodes[J]. ACS nano, 2010, 4(5): 2955-2963.