纳米电池

为满足这一迫切需求，研究人员花了大量的心思在纳米尺度提升电池性能。Science杂志和知社学术圈上周就大幅度报道斯坦福大学崔屹教授的纳米电池，称其可能改变世界。这一尺度是如此的精细，小到几个原子、几个分子的细微运动，就可能改变一切。可是，我们怎么样才能在纳米尺度，探测原子、分子如此细微的变化呢？

无论是锂电池还是燃料电池，都通过电化学反应产生电流，而这些化学反应的速率则决定着电池的充放电速率、功率、和老化速度。电池的电极具有非常复杂的结构，包含大量的界面和缺陷。无论是在表面，还是界面，材料性能都会发生巨大的变化，与块体显著不同，进而影响其电化学反应速率。在过去十余年，这一特性被广泛用于设计纳米结构电极材料，优化电池性能。然而，纳米结构对电极电化学特性影响极为复杂，难以直接测量和表征。宏观器件性能如何与纳米结构直接关联，是一个巨大的问题。

传统的电化学表征手段往往基于电流的测量，本质上是测量电荷量。在确定的电流密度下，电荷与测量面积成正比，因此随着尺度的缩小呈平方关系的缩小。到了纳米尺度，电流缩小到pA量级，准确测量非常困难。此外，电流传输需要路径，即使使用纳米探针局部测量，准确的说也并不体现探针下的局部特性，这更进一步加深了数据分析的困难。