納米電池

為滿足這一迫切需求，研究人員花了大量的心思在納米尺度提升電池性能。Science雜志和知社學術圈上周就大幅度報道斯坦福大學崔屹教授的納米電池，稱其可能改變世界。這一尺度是如此的精細，小到幾個原子、幾個分子的細微運動，就可能改變一切。可是，我們怎么樣才能在納米尺度，探測原子、分子如此細微的變化呢？

無論是鋰電池還是燃料電池，都通過電化學反應產生電流，而這些化學反應的速率則決定著電池的充放電速率、功率、和老化速度。電池的電極具有非常復雜的結構，包含大量的界面和缺陷。無論是在表面，還是界面，材料性能都會發生巨大的變化，與塊體顯著不同，進而影響其電化學反應速率。在過去十余年，這一特性被廣泛用于設計納米結構電極材料，優化電池性能。然而，納米結構對電極電化學特性影響極為復雜，難以直接測量和表征。宏觀器件性能如何與納米結構直接關聯，是一個巨大的問題。

傳統的電化學表征手段往往基于電流的測量，本質上是測量電荷量。在確定的電流密度下，電荷與測量面積成正比，因此隨著尺度的縮小呈平方關系的縮小。到了納米尺度，電流縮小到pA量級，準確測量非常困難。此外，電流傳輸需要路徑，即使使用納米探針局部測量，準確的說也并不體現探針下的局部特性，這更進一步加深了數據分析的困難。