2019 წლის ქიმიის დარგში ნობელის პრემიის გამარჯვებულები შვედეთის სამეფო აკადემიაში დღეს გამოაცხადეს. ჟიურის წლევანდელი ფავორიტი ლითიუმ-იონის ელემენტების შემქმნელები გახდნენ.

ნობელიანტთა სამეული ასე გამოიყურება:

ფულადი პრიზი, 9 მილიონი კრონი (დაახლოებით 908 000 $) გამარჯვებულებს შორის თანაბრად განაწილდება.

ელემენტი — წინ გადადგმული ნაბიჯი

ელემენტები (ანდა აკუმულატორები) ქიმიურ ენერგიას ელექტროენერგიად გარდაქმნიან. ტიპური ელემენტი ორი ელექტროდისგან, ანოდისა და კათოდისგან კეთდება. ისინი ერთმანეთისგან დამუხტული ნაწილაკებით გაჯერებული სითხით არიან გამიჯნულნი. ორივე ელექტროდი წრედშია ჩართული. როდესაც ელემენტი ელექტრომოწყობილობას მუხტავს, ელექტრონები ანოდიდან წრედის გავლით კათოდისკენ მიემართებიან, რა დროსაც დადებითად დამუხტული იონები ელექტროლიტებში გაივლიან. დამუხტვადი ელემენტის შემთხვევაში შესაძლებელია, რომ ენერგია პირიქით, მოწყობილობაში ჩავდოთ და ეს პროცესი საპირისპირო მიმართულებით წარვმართოთ.

დამუხტვადი ელემენტები 1970-იანი წლებიდან იყო ბაზარზე, თუმცა მათ ძალზე საყურადღებო ნაკლი ჰქონდათ — საკმარისი რაოდენობით ენერგიის დამარაგებას ვერ ახერხებდნენ. ლითიუმი თავიდანვე კარგი პრეტენდენტი იყო დამუხტვად ელემენტებში გამოსაყენებელ მეტალთა შორის არჩევანში — ეს ძალზე მსუბუქი მეტალი ადვილად კარგავს ელექტრონებს. თუმცა, ასევე უნდა ითქვას, რომ მისი გამოყენება გარკვეულ ზიანსა თუ რისკთან იყო დაკავშირებული.

ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად, მაგრამ საერთო მიზნისკენ

ლითიუმ-იონის ელემენტების შემქმნელებს ასეთ პრესტიჟულ ჯილდოს დიდი ხანია უწინასწარმეტყველებდნენ. სწორედ ამ ტექნოლოგიურმა გარღვევამ გამოძერწა ის თანამედროვე სამყარო, რომელშიც ჩვენ ახლა ვცხოვრობთ.

1970-იან წლების ნავთობის კრიზისის ფონზე ალტერნატიული ენერგიის წყაროების ძიება აქტიურად დაიწყო. სტენლი ვაითინჰემი ამ პერიოდიდან მოყოლებული მუშაობდა არაბუნებრივ წიაღისეულზე მომუშავე ენერგო-ტექნოლოგიაზე. მან ენერგიით მდიდარი ნივთიერება, ტიტანის დისულფიდი აღმოაჩინა. ამან მას საშუალება მისცა შეექმნა კათოდი — ლითიუმის ელემენტის დადებითი ელექტროდი. მალევე მან შექმნა დამუხტვადი ელემენტის უარყოფითი ელექტროდი, ანოდი. ამისათვის მეცნიერმა ლითიუმის მეტალი გამოიყენა. ამ აღმოჩენამ შესაძლებელი გახადა კომპაქტური ელემენტების კონცეფცია რეალური გამხდარიყო.

ვაითინჰემის შექმნილი ლითიუმის დამუხტვადი ელემენტი მხოლოდ 2 ვოლტს გამოიმუშავებდა, თუმცა ლითიუმის მეტალმა იგი ხელახლა დამუხტვისას ფეთქებადად აქცია. უსაფრთხოების გასაუმჯობესებლად მეცნიერმა ანოდში გამოყენებულ ლითიუმის მეტალს ალუმინი შეურია.

ჯონ გუდინაფმა ივარაუდა, რომ კათოდის ხარისხი გამოსწორდებოდა, თუ მის შესაქმნელად სულფიდის ნაცვლად მეტალის დიოქსიდს გამოიყენებდნენ. სწორედ ეს კონცეფცია დახვეწა ამ მეცნიერმა 1980-იან წლებში და ლითიუმის ელემენტში კობალტის ოქსიდის გამოყენებით დამატებით 4 ვოლტი მიიღო.

გუდინაფის კათოდი საბაზისო ათვლის წერტილი გახდა აკირა იოშინოსთვის, რომელმაც პირველი კომერციული ლითიუმ-იონის ელემენტი 1985 წელს დაამზადა. მისი პროდუქტი ძალზე უსაფრთხო გახლდათ, რადგანაც იაპონელმა მეცნიერმა ლითიუმის მეტალის ნაცვლად ნახშირბადის ბოჭკო, იგივე კარბონი გამოიყენა.

დაფასებული პროგრესი

ლითიუმ-იონის ელემენტი გვხვდება ყველგან — მობილური ტელეფონებიდან ელექტრო-ავტომობილებამდე. დროის სვლასთან ერთად, ის სულ უფრო დახვეწილი, მსუბუქი, უსაფრთხო და ტევადი ხდება. თანამედროვე ცხოვრებაში ამ უმნიშვნელოვანეს, მაგრამ ლამის უხილავ დეტალს იმდენად დიდი მნიშვნელობა აქვს, რომ მის გარეშე არსებობა გაცილებით რთული იქნებოდა.

წლის დასაწყისში ჯონ გუდინაფმა ინტერვიუში საკუთარი ღვაწლის მნიშვნელობაზე ისაუბრა, სადაც ხაზგასმით აღნიშნა, რომ თავის გამოგონებას იგი ჯეროვნად ვერ აფასებდა.

მეცნიერისთვის ეს ძალზე წარმატებული კვირაა. გუშინ მას ლონდონში მეცნიერებაში შეტანილი წვლილისათვის სამეფო საზოგადოების ძალზე პრესტიჟული ჯილდო, კოპლის მედალი გადასცეს. ეს უკანასკნელი ყველაზე ძველი სამეცნიერო ჯილდო გახლავთ, რომელსაც 1731 წლიდან გასცემენ. ჯონ გუდინაფისთვის ნობელის პრემია სხვა სიმბოლურ დატვირთვასაც ატარებს: მეცნიერი 97 წლის არის და ამ მოგებით იგი ყველაზე მხცოვანი ნობელიანტია კონკურსის ისტორიაში.