科学家揭示二钌富瓦烯作用机理

据美国物理学家组织网10月25日报道，美国研究人员精确地揭示了二钌富瓦烯（fulvalene diruthenium）分子的工作原理。1996年被科学家发现的这种物质可按需存储和释放热能。研究人员表示，新研究有助于科学家发现和设计出比该物质更便宜的替代品，从而研发出可存储和释放热能而不是电能的电池。相关研究发表在近日出版的《应用化学》杂志上。之前的研究表明，二钌富瓦烯分子吸收阳光时，其结构会发生变化：将其置于更高能的状态，其会长久保持稳定；额外给其添加一点热或催化剂会让其退回到原始形状，并释放出热量。但研究人员现在发现，整个过程更复杂。美国麻省理工学院材料科学和工程系电力工程学副教授杰弗里·格罗斯曼表示：“我们的研究结果表明，在上述过程中存在一个起关键作用的中间步骤。” 他解释说，在这个中间步骤中，二钌富瓦烯分子会在两个已知状态之间，形成一个半稳定结构。中间步骤的发现表明，二钌富瓦烯分子并非如此稳定，因此，科学家可寻找比钌更便宜的替代品。由于该过程是可逆的，这也使得“制造出一种可充放热能的热电池成为可能”，这种电池能够重复地存储和释放从太阳光和其他来源中收集到的热能。格罗斯曼表示，从原理上讲，使用二钌富瓦烯制造的电池，当它存储的热能全部释放时，“能够让周围的温度达到200摄氏度，足够加热房间，或者驱使发动机发电”。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种。这种热能电池主要“利用了太阳热能的优势，其稳定状态可以持续很长时间，以便在需要时使用；而且，这种电池是可逆的，可将其置于太阳光下进行充热，存储的热能使用完后可重新放回到太阳光下充热”。格罗斯曼表示，钌存在着稀缺性和成本高两个问题。理解了这种分子的工作原理，科学家应该很容易发现其他“工作方式相同”的材料。研究人员接下来打算将二钌富瓦烯的工作过程与数百万已知分子组成的数据库结合起来，寻找其他拥有相同结构、能表现出同样行为的候选材料，进一步加快研发新的太阳热能电池。（来源：科技日报刘霞）