Science重磅回顾：John B. Goodenough！

John Goodenough，被亲切地称之为“足够好”老先生，开创性材料科学家，于6月25日去世，享年100岁。其中，老先生在固体化学、物理学和工程学方面做出了开创性的贡献。2019年，他因锂离子电池的开拓性研究而获得了诺贝尔化学奖，其对材料的基本物理特性的见解有助于实现无线和人工智能革命，并推进了帮助减少碳排放所需的科学研究进程。

据统计，老先生总共发表了近千篇论文，被引用的次数达到了13万+，H指数高达165，研究领域众多，每个领域均有突出的成就！

近日，作为曾经的学生，英国剑桥大学Clare P. Grey教授和美国东北大学Laura H. Lewis教授以“John B. Goodenough (1922-2023)”为题在Science上回顾了“足够好”老先生的一生！

其中，被引次数最高的3篇文章均是锂电领域，分别是：

1）以“Challenges for rechargeable Li batteries”为题发表在Chemistry of materials；

2）以“Phospho-olivines as positive-electrode materials for rechargeable lithium batteries”为题发表在Journal of the electrochemical society；

3）以“The Li-ion rechargeable battery: a perspective”为题发表在Journal of the American Chemical Society。

1922年7月25日，John Goodenough出生在德国耶拿，在康涅狄格州长大。1943年，他获得耶鲁大学数学学士学位，1942年至1948年担任二战期间美国空军上尉。1952年，他在芝加哥大学获得物理学博士学位，用他的话说，是一篇“谦虚的论文”，研究了合金作为电子构型的结构变化。

随后，老先生避开了传统的学术生涯，加入了麻省理工学院的林肯实验室。1976年，他成为牛津大学无机化学实验室的负责人，10年后，他进入德克萨斯大学奥斯汀分校，一直担任机械工程系的主席教授，直到去世。

总的来看，老先生大学学习从古典文学、哲学横跨到数学专业，二战期间参军研究气象数据，然后30岁时拿到物理学博士，随后在54岁时开始研究锂电池，57岁发明钴酸锂正极材料，75岁发明磷酸铁锂正极材料，年过九旬着手研究新型固态锂电池和钠电池。

John Goodenough早期从理论角度对固体的理解为他后来的实验探究奠定了基础，使他能够以新的方式看待现有材料，并为创造具有设计师功能的新型材料提供了蓝图。

他在冷战高峰期开始了他有影响力的工作。林肯实验室由空军于1950年建立，开发了美国第一个防空系统，结合了雷达，通信和早期的数字计算机来探测和跟踪敌机。为了追求更快的计算机内存，老先生研究了磁性氧化物，提供了从化学键和自旋取向一直到微观结构和性能的见解。

1955年，他发表了一系列预测，描述了两个过渡金属磁阳离子如何通过中间的氧阴离子相互作用。这些规则由Junjiro Kanamori于1959年更新，现在被称为Goodenough-Kanamori规则，有助于形成人们对磁系统中磁耦合的理解，并且至今仍在使用。

基于他的基本思想，老先生探索了诸如电子传输的局部与带描述以及氧化物中的Jahn-Teller失真和自旋轨道耦合效应等现象。这些努力最终为随机存取存储器（RAM）的发展奠定了基础，至今仍然是计算的基本组成部分。此外，他的工作还激发了超导体、可充电电池和多相催化突破的想法。

在20世纪70年代，在能源危机的推动下，老先生将注意力转向了捕获和储存能量的方法。

1975年，他发表了第一份关于磷酸锆钠家族中非常高的钠离子电导率的报告，这项工作揭示了钠（Na）超离子导体（NASICONs）领域，这是一系列Na和锂（Li）离子导体，现已被广泛研究，分别作为液态和固态电池的电极材料和离子导体，这也使他认识到骨架结构内的共价效应改变了氧化还原活性离子的氧化还原电位。

他对这种现象的早期想法，创造了“诱导效应”，仍然在该领域得到广泛应用。同时，老先生演示了在高压下从层状氧化物中可逆提取锂，他指出，“钴价格昂贵，对制造商几乎没有吸引力。具有讽刺意味的是，10年后，索尼使用钴酸锂制造了第一个可逆锂离子电池。

1983年，Michael Thackeray带着一袋铁基尖晶石宝石从南非来到这里。他和John Goodenough一起开发了锰尖晶石，其不是作为磁性结构或跳跃半导体，而是作为锂离子电池的高倍率锂离子正极材料。因此，2019年，老先生因其对锂离子电池开发的贡献而获得诺贝尔奖。

高温氧化铜超导体于1986年突然问世，老先生和他当时在德克萨斯大学的博士后Arumugam Manthiram通过研究钇钡铜氧化物的合成和掺杂开始了他们的长期合作。

1997年，老先生和博士后Akshaya K. Padhi开发了橄榄石磷酸铁锂作为正极材料，现在商业化应用的廉价和高倍率电池。约翰在他的余生中继续推进对钙钛矿材料中具有巨大磁电阻的磁和轨道有序耦合的理解，这在自旋电子学有着持久的兴趣。

Clare P. Grey在学生时代遇到了John Goodenough，并回忆起他勇敢地教二年级本科生全新的概念，这些概念与她今天的工作仍然相关。她后来通过美国能源部电池研究计划与John Goodenough合作。

同时，Laura H. Lewis是一名博士生，在John Goodenough的指导下在德克萨斯大学机械工程系学习，他穿着纽扣粉色衬衫和标志性的领结，提供了正式但善良和耐心的监督，传达了他的很高的期望。

更加重要的一点是，老先生要求他的学生参加他所有的研究生课程，这是一项耗时的工作，回想起来，但这又是一个伟大的决定。正是在那些没有教科书的课程中，他传达了他对自然如何在原子尺度上运作的独特而直观的理解。

与John Goodenough的互动以他富有感染力的笑声为标志，这种笑声缓慢、响亮、有点刺耳，能传达出惊讶、喜悦、怀疑、困惑或讽刺，让那些足够了解他的人能够了解他的想法

总的来看，老先生的工作既跨学科又国际化，他培养并与世界各地的科学家合作。他对科学的贡献跨越了71年，他的遗产将更加长久，他创造的技术将定义21世纪及以后。