杰昆·羅德里格斯·洛佩茲被打入電化學(xué)領(lǐng)域。當(dāng)他在大學(xué)里意識(shí)到他可以把機(jī)器和電線連接起來(lái)，將化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能源時(shí)，他“完全被說(shuō)服了”，他說(shuō)。

如今，他正在解決在美國(guó)電網(wǎng)上推廣可負(fù)擔(dān)得起的可再生能源的一大障礙:存儲(chǔ)。儲(chǔ)存風(fēng)能和太陽(yáng)能產(chǎn)生的大量能量的流動(dòng)電池需要更有效地儲(chǔ)存這些能量，當(dāng)太陽(yáng)不發(fā)光或微風(fēng)減弱時(shí)。

35歲的羅德里格斯-洛佩茲(Rodriguez-Lopez)在伊利諾伊大學(xué)香檳分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)的實(shí)驗(yàn)室里設(shè)計(jì)了一種新型材料，可以在電池中儲(chǔ)存電荷，從而提高電池的效率。他不會(huì)就此止步。“我們?cè)O(shè)計(jì)了看待材料的新方法，我們?cè)O(shè)計(jì)了更好的材料，”他說(shuō)。

他在伊利諾伊大學(xué)的合作者杰弗里·摩爾稱贊他“淵博的知識(shí)……愿意分享它”。羅德里格斯-洛佩斯一直以社區(qū)為中心。他在墨西哥長(zhǎng)大，在英國(guó)百科全書的幫助下，在家里玩了幾個(gè)小時(shí)。但他說(shuō)，在學(xué)校里，他會(huì)和學(xué)習(xí)成績(jī)不佳的孩子們呆在一起。他喜歡幫助他們。

今天，他仍然被摩爾和其他人的合作所吸引，通過聯(lián)合能源儲(chǔ)存研究中心，這個(gè)由美國(guó)能源部資助的項(xiàng)目將新的電池和燃料電池技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室?guī)У缴虡I(yè)化。

摩爾說(shuō):“他確實(shí)展示了讓一個(gè)團(tuán)隊(duì)朝著共同目標(biāo)共同努力的能力。”

今天材料科學(xué)的一個(gè)重要目標(biāo)是制造更好的電池(SN: 1/21/17, p. 22)。羅德里格斯-洛佩斯說(shuō)，無(wú)處不在的鋰離子電池為手機(jī)和筆記本電腦供電，但這未必是儲(chǔ)存風(fēng)力渦輪機(jī)或太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的大量能量的最佳方式。因此，他的實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)主要焦點(diǎn)是改進(jìn)流動(dòng)電池。

流動(dòng)電池有兩個(gè)裝有溶液的大容器，一個(gè)帶正電荷，一個(gè)帶負(fù)電荷。容器由一層膜隔開，在那里兩種溶液相遇并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電子或電流。要使鋰離子電池儲(chǔ)存更多的電荷，就需要增加正負(fù)電極的比例，而正負(fù)電極是由昂貴的材料制成的。但為了擴(kuò)大流動(dòng)電池的規(guī)模，只需增加液體罐的大小，成本不會(huì)太高。

羅德里格斯-洛佩斯說(shuō):“不是有大電極，而是有大水箱。”這是一種儲(chǔ)存風(fēng)能或太陽(yáng)能產(chǎn)生的大量電能供以后使用的更簡(jiǎn)單的方法。

但是在今天的流電池中，反應(yīng)驅(qū)動(dòng)的粒子有時(shí)會(huì)泄漏到膜上，浪費(fèi)能量。Rodriguez-Lopez和他的同事們已經(jīng)設(shè)計(jì)了一種新的體積龐大的粒子，這種粒子在液體中仍能很好地溶解，但卻不能穿過障礙物。這些聚合物在2014年發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》(Journal of the American Chemical Society)上，將幾十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)更小的單元連接成一系列形狀。這些粒子通過一系列化學(xué)反應(yīng)在電池中儲(chǔ)存并釋放電能，這些化學(xué)反應(yīng)沿著聚合物單元一個(gè)單元前進(jìn)，就像火焰向上移動(dòng)火柴一樣。

羅德里格斯-洛佩斯(Rodriguez-Lopez)幾年前開始這項(xiàng)研究時(shí)，它只是聯(lián)合能源存儲(chǔ)研究中心(Joint Center for Energy Storage research)的一個(gè)附屬項(xiàng)目。是導(dǎo)演?？死撞继乩镎f(shuō)，多虧了羅德里格斯-洛佩斯，這項(xiàng)工作現(xiàn)在成了該中心的重點(diǎn)工作。

不過，羅德里格斯-洛佩斯考慮的遠(yuǎn)不止設(shè)計(jì)新材料。他還使用了新技術(shù)來(lái)弄清楚這些物質(zhì)為什么以及如何以這種方式工作，這樣他就能更理性地排除故障，最終使分子按照他的意愿工作。

例如，他已經(jīng)成為掃描電化學(xué)顯微鏡的專家，這樣他就可以觀察電子隨著化學(xué)反應(yīng)沿著他漫長(zhǎng)的分子運(yùn)動(dòng)。他使用這種技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)電池的理想性能。

展望未來(lái)，Rodriguez-Lopez說(shuō)他想要給他的分子設(shè)計(jì)工作帶來(lái)更多的生物學(xué)影響。畢竟，他說(shuō)，細(xì)胞中充滿了大量的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)經(jīng)過精細(xì)的調(diào)整以適應(yīng)特定的工作。例如，有些人在損壞時(shí)可以自我修復(fù)，而另一些人可以自我毀滅。他說(shuō)，理解大自然的復(fù)雜性可以幫助他設(shè)計(jì)出電池的材料，使其能以更復(fù)雜的方式反應(yīng)。