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还得靠这位华人科学家 马斯克想移民火星

趣科技 2016-09-28 16:15:48 转载来源: 网络整理/侵权必删

人类对于太空的探索已经越来越痴迷....埃隆・马斯克今日公布了他的火星计划细节并表示2024年前发射载人飞行器!但是,火星你是上去了,你以为就能在那生活了吗?呵呵,too young too simple!现在,火星的极部确实发现了水的存在,但除了水的问题以外,氧气、燃料等也是非常重要的!而现实是,火星上只有充足的二氧化碳、氮气和光照。今天,探长跑的比香港记者还快,潜入长城会GASA大学,“借”华人科学家杨培东三小时

人类对于太空的探索已经越来越痴迷....

埃隆・马斯克今日公布了他的火星计划细节并表示2024年前发射载人飞行器!

马斯克想移民火星,还得靠这位华人科学家

但是,火星你是上去了,你以为就能在那生活了吗?

呵呵,too young too simple!

现在,火星的极部确实发现了水的存在,但除了水的问题以外,氧气、燃料等也是非常重要的!而现实是,火星上只有充足的二氧化碳、氮气和光照。

今天,探长跑的比香港记者还快,潜入长城会GASA大学,“借”华人科学家杨培东三小时。恰好,他研究的技术,应该是第一批火星定居者急需的-人工光合作用。

马斯克想移民火星,还得靠这位华人科学家

(杨培东出生于江苏苏州,毕业于中科大应用化学系,哈佛大学博士毕业,现为加州大学伯克利分校教授,上海科技大学物质学院创始院长)

人工光合作用!

是的,你没看错,人工的光合作用,让人造材料实现绿叶能完成的功能,把二氧化碳变废为宝!

2015年,杨培东团队在人工光合作用方面取得了划时代的科研成果――通过将纳米导线与生物催化剂(工程菌)结合,建立出了一个具有相同功能的人工系统,首次模仿绿叶复制了光合作用的过程。

马斯克想移民火星,还得靠这位华人科学家

(杨培东在GASA大学讲解人工光合作用)

在自然界中,植物利用太阳能将二氧化碳和水转化成碳水化合物。不过,人工光合作用的想法则是将二氧化碳和水转换为醋酸酯(acetate),后者是今天很多生物合成反应的基础。

马斯克想移民火星,还得靠这位华人科学家

(原理图)

最早,杨培东团队在与美国能源部提出生物催化剂的概念时,曾被当成了玩笑。但当他们发表论文验证这个概念可能性时,却引起了巨大的轰动!尽管,他们的能源转化效率(太阳能到化学能)只有0.4%。

在杨培东后续的研究中,他们将能源转化效率提升到了10%,是自然界光合作用效率的20倍(自然光合作用效率约0.5%)。他们的公式是:

阳光+水+二氧化碳=甲烷+氧气

而甲烷是天然气的主要成分。

移民火星不是梦!

马斯克想移民火星,还得靠这位华人科学家

事实上,美国宇航局(NASA)在得知他们的技术后,立马准备和他们开展合作。火星表面有大量的二氧化碳、氮气和光照,结合极部的水,再加上他们的这种人工光合作用技术,就可以在火星产生氧气、燃料和各种化学品。

实际上,这种人工光合作用的概念取得突破后,制造糖分等来提供食物也就有了可行性,哈佛的一个实验室迅速跟进,已经用人工光合作用制备出了多碳的醇。

总而言之,移民火星的梦想又近了一步~

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人工光合作用的商业化前景

杨培东的这个发现很好的解决了太阳能到化学能的转化,而且将转化效率短期内提升到了10%,从商业化角度上来看已经不错了。在接受硅谷密探的采访时,杨培东则表示理论上未来提升到20%也非常有可能。

如果要大型商业化这项技术,他们要解决两个问题:

一个是成本问题。目前,这项技术使用的材料并没有特别稀缺,制备成本上不是大问题,而且本身化学反应中催化剂并不会消耗。

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(杨培东在长城会G-Summit上做演讲,谈到商业化前景)

第二个则是稳定性问题或者材料的寿命问题。目前,技术需这项要在光照等环境下进行,还需要二氧化碳和水等进行化学反应。因而,材料的稳定性将成为技术商业化的关键。

这一块,杨培东表示他们将从固体催化剂、生物催化剂两个方向进行探索,试图解决稳定性的问题。

光子时代

如果人工光合作用技术未来能很好的商业化,其至少能产生三方面的重大影响:

一方面是很好的解决了能源问题,人类将不再依赖不可再生的化石燃料。

马斯克想移民火星,还得靠这位华人科学家

第二则是很好的解决了碳排放的问题,通过人工光合作用,二氧化碳这种温室气体被消耗了,全球气候变暖问题也就缓解了。这也关系到人类命运啊!

第三个潜在的影响是,人类将有可能进入光子时代。如果人工光合作用大量工业化,阳光充足的地方将更有经济竞争力,成为未来富庶的“中东”。

和马云一样的原创和冒险精神

在央视《开讲啦》栏目中,曾有观众向杨培东提问:“您和马云从神情上、动作上、说话的状态上都有几分相似,那么,您觉得您和马云在各自领域中有什么共同点?”

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(此图来自央视节目,非出自探长之手,莫拍)

杨培东给出的回答很简单:他和马云最相似的是原创和冒险的精神。

以他自身为例,当年在刚刚读博的时候,大部分人都在做碳纳米管和C60等热门课题,而他和他的导师则选择了开辟纳米导线这个新领域。

也正是因为这项研究的原创和突破性成就,杨培东在2016年被评为美国科学院院士。

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(杨培东在GASA大学解答学员问题)

几十年的积累,有望获诺贝尔奖

探长觉得,杨培东还有一点是和马云相似的,那就是坚持和不断的积累。

杨培东1988年考入中科大应用化学系,1993年前往哈佛大学求学,并在1997年获哈佛大学化学博士学位。在UCSB做了18个月博士后之后,他加入了加州大学伯克利分校,担任助理教授,并一路成为化学系终身教授。

马斯克想移民火星,还得靠这位华人科学家

(加州大学伯克利分校,是美国最好的公立学校之一)

而从哈佛求学到现在,20多年,他的主要研究内容就一直是纳米材料,并有望获诺贝尔奖。

除了利用纳米导线和细菌结合体实现了人工光合作用外,杨培东在这之前还围绕纳米导线做过废热发电的研究。

譬如,发电厂产生的大量废热(如热蒸汽),杨培东研究的纳米导线就能很好利用。纳米导线在高温区间是电的良导体、热的绝缘体,有很好的热电转化效应,能提升约5%的发电效率。

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(探长在GASA大学还亲手摸了下废热发电材料)

杨培东也将这项技术成功商业化,创办了Alphabet Energy。这家公司主要集中于废热发电中材料的研发和生产,被广泛应用与炼钢、水泥厂、发电厂等领域。Alphabet Energy总部在湾区,已获2350万美元的C轮融资。

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(Alphabet Energy的工厂)

关注家乡的科研与教育

杨培东还心系家乡,出任中科院苏州纳米研究所客座教授,并负责组建和领导一个国际合作实验室。另外,他还寄语母校木渎中学的学子:“读书、做学问,要有好奇心、信心、恒心”

最后,探长再说个有趣的小花絮:

就在去年,杨培东被授予麦克阿瑟天才奖,这是一项表彰对社会发展起重要作用的创造性人才的奖项。

从此,他在同事那里就多了个外号:

“被认证的天才”

标签: 还得 这位 华人 科学家 马斯 克想 移民 火星


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