Stokholm–Nobel Ödülü komitelerinin bu günlerde genellikle uğraştığı araştırmalar son derece karmaşıktır. Seçim çoğu zaman zordur. Pek çok şeyi sıradan insanlar için anlamak zordur; ancak Alfred Nobel'in bir zamanlar bunu bir gereklilik haline getirdiği gibi, bunların tüm insanlığa en büyük faydayı sağlayacak başarılar olduğu varsayılır.
Elektrikli araçlarda lityum iyon piller kullanılıyor. Aynı zamanda herkesin her gün kullandığı sayısız cihazda da bulunabilirler.
Bu yıl sıradan insanlar da şanslı. Ödül alan buluşun faydaları açıktır. Lityum iyon pili geliştiren üç araştırmacı Nobel Kimya Ödülü'nü alacak. Dünyanın her yerindeki e-bisikletler, e-arabalar ve hibrit araçlar bu tür pilleri kullanıyor. Cep telefonlarında, dizüstü bilgisayarlarda, akülü tornavidalarda, kameralarda, bahçe aletlerinde ve pil depolamalı enerji santrallerinde bulunabilirler. Büyük miktarda güneş ve rüzgar enerjisini depolayabilir ve fosil yakıtlardan arınmış bir dünya yaratılmasına yardımcı olabilirler.
John Goodenough, şimdiye kadarki en yaşlı Nobel Ödülü sahibi
Birkaç on yıl önce ortalıkta dolaşan bir şaka vardı: Taşınabilir cihazlar giderek küçülüyordu, ancak gücü elde etmek için arkanızda pil bulunan bir el arabasını çekmek zorundaydınız. Bu temelden değişti. İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi'nin Çarşamba günü Stockholm'deki Nobel Ödülü jürisi, günümüzün pillerinin hafif, şarj edilebilir, güçlü ve güvenli olduğunu vurguladı. Ve bu esas olarak üç araştırmacı sayesindedir: Amerikalı John Goodenough, İngiliz Stanley Whittingham ve Japon Akira Yoshino. Dokuz milyon İsveç kronu (824.000 euro) değerindeki 2019 Nobel Kimya Ödülü'nü de eşit şekilde alacaklar.
Akademi ayrıca ödülü John Goodenough'a vererek bir rekora imza attı. 1922 yılında Jena'da doğan 97 yaşındaki malzeme araştırmacısının, Çarşamba günü açıklandığı üzere şimdiye kadarki en yaşlı Nobel Ödülü sahibi olduğu açıklandı. İlk başta ödülü hakkında hiçbir şey bilmiyordu. Akademi genel sekreteri Göran Hansson, diğer iki ödül kazananın aksine sabah kendisine ulaşılamadığını söyledi.
Malzeme bilimcisi John B. Goodenough, 2019 Nobel Kimya Ödülü sahibi seçildikten sonra Royal Society'de medyaya poz veriyor.
Fotoğraf: Alastair Grant/dpa
Ödül kazananlar
John Goodenough: Malzeme araştırmacısı 1922'de Jena'da doğdu ve ABD'nin Austin kentindeki Texas Üniversitesi'nde profesör.
Stanley Whittingham: 1941 doğumlu İngiliz kimyager, 1988'den bu yana New York'taki Binghamton Üniversitesi'ndeki enstitünün direktörlüğünü yapıyor.
Akira Yoshino: 1948 doğumlu Japon mühendis, Asahi Kasei'deki Yoshino laboratuvarının başkanı ve profesördür.
Nobel Kimya Komitesi'nden jüri üyesi Sara Snogerup Linse, yüksek performanslı pili geliştirmek için üç araştırmacının “bir dizi kimyasal zorluğu çözmek zorunda kaldığını” söyledi. Her şeyden önce “reaktif elementi evcilleştirdiler.” Bu, en hafif metal olan lityuma atıfta bulunuyor. Nobel jürisi Olof Ramström, bir bataryaya çok sayıda lityum atomu sığdırabileceğinizi söyledi. Bu, küçük ve hafif pillerin üretilmesini mümkün kılar. Lityum da oldukça reaktiftir. Elektronunu kolayca verir, bu da pilin performansını artırır. Ancak aynı zamanda pilin hayatta kalamayacak kadar patlayıcı olmaması için onu evcilleştirmeniz gerekir. Üç Nobel Ödülü sahibi bunu birbirlerini temel alan araştırmalarla başardı.
Devam eden petrol krizi araştırmaları zorluyor
İngiltere'nin Nottingham şehrinden gelen katı hal kimyacısı Stanley Whittingham, 1970'li yıllarda ABD'de, mümkünse fosil yakıt gerektirmeyen teknolojilere yönelik yöntemler geliştirmek için çalıştı. Araştırma, o dönemde hüküm süren petrol krizi nedeniyle hızlandı.
Whittingham süperiletkenler olarak adlandırılan maddeleri araştırdı ve son derece yüksek enerjili bir malzeme olan titanyum disülfit keşfetti. Kristalleri, lityum iyonlarının depolanabileceği katmanlı bir yapıya sahiptir. Nobel övgüsüne göre Whittingham, “lityum pilde yenilikçi bir katot” geliştirdi. Pilin iki volttan fazla yüksek potansiyeli vardı.
1970'lerin sonlarından bu yana İngiltere'deki Oxford Üniversitesi'nde inorganik kimya başkanlığı yapan ve 1986'dan bu yana ABD'nin Teksas kentinde çalışan John Goodenough, bir adım daha attı. Goodenough, pilin katotunun metal sülfit yerine metal oksitle kullanılması halinde daha büyük bir potansiyele sahip olacağını buldu. 1980 civarında, gömülü lityum iyonları içeren kobalt oksit malzemesinin dört volta kadar üretebildiğini keşfetti. Nobel jürisi, “Bu, çok daha güçlü pillere yol açacak önemli bir atılımdı” dedi.
Pil teknoloji pazarında talep görüyor
Pil hücresi katoda ek olarak bir anottan da oluşur. Lityum iyonları, yani yük taşıyıcıları, iki elektrot (artı ve eksi kutuplar) arasındaki elektrolit tabakası boyunca ileri geri hareket eder. Her iki kutup da kısa devreyi önlemek için bariyerle birbirinden ayrılmıştır. Ancak küçük lityum iyonları bu mikro gözenekli ayırıcı katmandan geçebilir. Pil şarj edildiğinde, pozitif yüklü lityum iyonları pozitif kutuptan negatif kutba hareket eder ve orada depolanır. Pil şarj edilmiştir. Deşarj sırasında lityum iyonları geri göç eder. Nobel Kimya Komitesi'nden Sara Snogerup Linse, bunun kullanım ile yeniden şarj etme arasında yüzlerce kez tekrarlanabilen bir süreç olduğunu söyledi.
Lityum iyon pillerle ilgili araştırmalara yönelik açıklayıcı grafik./dpa
Artık sıra pili pazarlanabilir hale getirmeye gelmişti. Üçüncü Nobel Ödülü sahibi Japon Akira Yoshino bu görev üzerinde çalıştı. Japonya, Haber kameralar ve kablosuz telefonlar gibi yeni elektronik cihazlar satmaya başladığında Yoshino, şarj edilebilir pillerin yakında çok önemli bir rol oynayacağını fark etti. Yoshino, kimya şirketi Asahi Kasei'de çalıştığını ve trendlerin nereye gittiğine baktığını söyledi. “İyi bir burnum olduğunu söyleyebilirsin.”
Lityum yerine sodyum mu?
1981 yılında şarj edilebilir piller geliştirmeye başladı. Sorun: Şu ana kadar geliştirilen modeller zaten çok güçlüydü ancak lityum henüz evcilleştirilmemişti ve pil henüz kullanılabilir durumda değildi. Akira Yoshino sorunu çözdü. Anotta, yani negatif kutupta reaktif lityum değil, petrol kok kullandı. Bu, esas olarak karbondan oluşan ve aynı zamanda lityum iyonlarını da depolayabilen, petrolden türetilmiş bir malzemedir. 1983 yılında Japonlar lityum iyon pilin ilk prototipini sundu. Daha sonra değiştirildi.
Piyasada satılan ilk lityum iyon pil, 1991 yılında Sony tarafından piyasaya sürüldü ve bir Haber kamerada kullanıldı.
Ancak 2017 yılında, John Goodenough 94 yaşındayken kendisi ve diğerleri, elektrolit olarak camı temel alan ve lityumun yerini daha çevre dostu olan sodyumla değiştiren yeni bir pil konseptini sundular. Gelişme devam ediyor.
Elektrikli araçlarda lityum iyon piller kullanılıyor. Aynı zamanda herkesin her gün kullandığı sayısız cihazda da bulunabilirler.
Bu yıl sıradan insanlar da şanslı. Ödül alan buluşun faydaları açıktır. Lityum iyon pili geliştiren üç araştırmacı Nobel Kimya Ödülü'nü alacak. Dünyanın her yerindeki e-bisikletler, e-arabalar ve hibrit araçlar bu tür pilleri kullanıyor. Cep telefonlarında, dizüstü bilgisayarlarda, akülü tornavidalarda, kameralarda, bahçe aletlerinde ve pil depolamalı enerji santrallerinde bulunabilirler. Büyük miktarda güneş ve rüzgar enerjisini depolayabilir ve fosil yakıtlardan arınmış bir dünya yaratılmasına yardımcı olabilirler.
John Goodenough, şimdiye kadarki en yaşlı Nobel Ödülü sahibi
Birkaç on yıl önce ortalıkta dolaşan bir şaka vardı: Taşınabilir cihazlar giderek küçülüyordu, ancak gücü elde etmek için arkanızda pil bulunan bir el arabasını çekmek zorundaydınız. Bu temelden değişti. İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi'nin Çarşamba günü Stockholm'deki Nobel Ödülü jürisi, günümüzün pillerinin hafif, şarj edilebilir, güçlü ve güvenli olduğunu vurguladı. Ve bu esas olarak üç araştırmacı sayesindedir: Amerikalı John Goodenough, İngiliz Stanley Whittingham ve Japon Akira Yoshino. Dokuz milyon İsveç kronu (824.000 euro) değerindeki 2019 Nobel Kimya Ödülü'nü de eşit şekilde alacaklar.
Akademi ayrıca ödülü John Goodenough'a vererek bir rekora imza attı. 1922 yılında Jena'da doğan 97 yaşındaki malzeme araştırmacısının, Çarşamba günü açıklandığı üzere şimdiye kadarki en yaşlı Nobel Ödülü sahibi olduğu açıklandı. İlk başta ödülü hakkında hiçbir şey bilmiyordu. Akademi genel sekreteri Göran Hansson, diğer iki ödül kazananın aksine sabah kendisine ulaşılamadığını söyledi.
Malzeme bilimcisi John B. Goodenough, 2019 Nobel Kimya Ödülü sahibi seçildikten sonra Royal Society'de medyaya poz veriyor.
Fotoğraf: Alastair Grant/dpa
Ödül kazananlar
John Goodenough: Malzeme araştırmacısı 1922'de Jena'da doğdu ve ABD'nin Austin kentindeki Texas Üniversitesi'nde profesör.
Stanley Whittingham: 1941 doğumlu İngiliz kimyager, 1988'den bu yana New York'taki Binghamton Üniversitesi'ndeki enstitünün direktörlüğünü yapıyor.
Akira Yoshino: 1948 doğumlu Japon mühendis, Asahi Kasei'deki Yoshino laboratuvarının başkanı ve profesördür.
Nobel Kimya Komitesi'nden jüri üyesi Sara Snogerup Linse, yüksek performanslı pili geliştirmek için üç araştırmacının “bir dizi kimyasal zorluğu çözmek zorunda kaldığını” söyledi. Her şeyden önce “reaktif elementi evcilleştirdiler.” Bu, en hafif metal olan lityuma atıfta bulunuyor. Nobel jürisi Olof Ramström, bir bataryaya çok sayıda lityum atomu sığdırabileceğinizi söyledi. Bu, küçük ve hafif pillerin üretilmesini mümkün kılar. Lityum da oldukça reaktiftir. Elektronunu kolayca verir, bu da pilin performansını artırır. Ancak aynı zamanda pilin hayatta kalamayacak kadar patlayıcı olmaması için onu evcilleştirmeniz gerekir. Üç Nobel Ödülü sahibi bunu birbirlerini temel alan araştırmalarla başardı.
Devam eden petrol krizi araştırmaları zorluyor
İngiltere'nin Nottingham şehrinden gelen katı hal kimyacısı Stanley Whittingham, 1970'li yıllarda ABD'de, mümkünse fosil yakıt gerektirmeyen teknolojilere yönelik yöntemler geliştirmek için çalıştı. Araştırma, o dönemde hüküm süren petrol krizi nedeniyle hızlandı.
Whittingham süperiletkenler olarak adlandırılan maddeleri araştırdı ve son derece yüksek enerjili bir malzeme olan titanyum disülfit keşfetti. Kristalleri, lityum iyonlarının depolanabileceği katmanlı bir yapıya sahiptir. Nobel övgüsüne göre Whittingham, “lityum pilde yenilikçi bir katot” geliştirdi. Pilin iki volttan fazla yüksek potansiyeli vardı.
1970'lerin sonlarından bu yana İngiltere'deki Oxford Üniversitesi'nde inorganik kimya başkanlığı yapan ve 1986'dan bu yana ABD'nin Teksas kentinde çalışan John Goodenough, bir adım daha attı. Goodenough, pilin katotunun metal sülfit yerine metal oksitle kullanılması halinde daha büyük bir potansiyele sahip olacağını buldu. 1980 civarında, gömülü lityum iyonları içeren kobalt oksit malzemesinin dört volta kadar üretebildiğini keşfetti. Nobel jürisi, “Bu, çok daha güçlü pillere yol açacak önemli bir atılımdı” dedi.
Pil teknoloji pazarında talep görüyor
Pil hücresi katoda ek olarak bir anottan da oluşur. Lityum iyonları, yani yük taşıyıcıları, iki elektrot (artı ve eksi kutuplar) arasındaki elektrolit tabakası boyunca ileri geri hareket eder. Her iki kutup da kısa devreyi önlemek için bariyerle birbirinden ayrılmıştır. Ancak küçük lityum iyonları bu mikro gözenekli ayırıcı katmandan geçebilir. Pil şarj edildiğinde, pozitif yüklü lityum iyonları pozitif kutuptan negatif kutba hareket eder ve orada depolanır. Pil şarj edilmiştir. Deşarj sırasında lityum iyonları geri göç eder. Nobel Kimya Komitesi'nden Sara Snogerup Linse, bunun kullanım ile yeniden şarj etme arasında yüzlerce kez tekrarlanabilen bir süreç olduğunu söyledi.
Lityum iyon pillerle ilgili araştırmalara yönelik açıklayıcı grafik./dpa
Artık sıra pili pazarlanabilir hale getirmeye gelmişti. Üçüncü Nobel Ödülü sahibi Japon Akira Yoshino bu görev üzerinde çalıştı. Japonya, Haber kameralar ve kablosuz telefonlar gibi yeni elektronik cihazlar satmaya başladığında Yoshino, şarj edilebilir pillerin yakında çok önemli bir rol oynayacağını fark etti. Yoshino, kimya şirketi Asahi Kasei'de çalıştığını ve trendlerin nereye gittiğine baktığını söyledi. “İyi bir burnum olduğunu söyleyebilirsin.”
Lityum yerine sodyum mu?
1981 yılında şarj edilebilir piller geliştirmeye başladı. Sorun: Şu ana kadar geliştirilen modeller zaten çok güçlüydü ancak lityum henüz evcilleştirilmemişti ve pil henüz kullanılabilir durumda değildi. Akira Yoshino sorunu çözdü. Anotta, yani negatif kutupta reaktif lityum değil, petrol kok kullandı. Bu, esas olarak karbondan oluşan ve aynı zamanda lityum iyonlarını da depolayabilen, petrolden türetilmiş bir malzemedir. 1983 yılında Japonlar lityum iyon pilin ilk prototipini sundu. Daha sonra değiştirildi.
Piyasada satılan ilk lityum iyon pil, 1991 yılında Sony tarafından piyasaya sürüldü ve bir Haber kamerada kullanıldı.
Ancak 2017 yılında, John Goodenough 94 yaşındayken kendisi ve diğerleri, elektrolit olarak camı temel alan ve lityumun yerini daha çevre dostu olan sodyumla değiştiren yeni bir pil konseptini sundular. Gelişme devam ediyor.