Инженеры из Массачусетского технологического института разработали инновационный метод получения электроэнергии. Для этого были созданы частицы на основе углеродных нанотрубок, которые при помещении в органический растворитель, активно поглощающий электроны, начинают генерировать электрический ток. Полученного напряжения оказалось достаточно для запуска и поддержания реакции окисления спирта.
Опубликовали статью, в которой рассказали о технологии и представили результаты демонстрационного эксперимента опубликовали в журнале Nature Communications. Среди ее авторов — высококвалифицированные эксперты в области физики и химии соединений углерода из Массачусетского технологического института ( MIT). Один из членов этой исследовательской группы, Майкл Страно ( Michael Strano), в 2010 году было открыто так называемые термоэнергетические волны в углеродных нанотрубках.
Это открытие стало стимулом для дальнейшего изучения перспективного материала на основе графена. В ходе нового эксперимента американские исследователи получили микрочастицы размером 250 на 250 микрометров из углеродных нанотрубок. Одна половина этих частиц была покрыта материалом, аналогичным тефлону, в то время как другая осталась необработанной. После размещения частиц ровным слоем на дне сосуда и заливки их органическим растворителем (ацетонитрилом) наблюдалось возникновение электрического тока.
Предположение ученых подтвердилось. Ацетонитрил покрывает незащищенные участки нанотрубок и захватывает часть электронов, принадлежащих атомам углерода. Стремясь к стабильному состоянию, структура графена запускает перемещение электронов, которые начинают искать свободные позиции. Это приводит к образованию электрического поля, пригодного для использования. В ходе эксперимента, современные образцы подобных «наногенераторов» продемонстрировали способность генерировать приблизительно 0,7 вольта на одну микрочастицу.
Для демонстрации практической реализации технологии исследователи создали электрохимический реактор. Микрочастицы, разработанные ими, были использованы для создания колонны в трубке, заполненной ацетонитрилом. Электричество, генерируемое такой конструкцией, использовалось для обеспечения реакции разложения спирта в кетоны или альдегиды (окисления спирта). Хотя этот метод и не отличается высокой энергоэффективностью, он позволяет избежать использования дополнительных химических веществ.
В перспективе созданные учеными из MIT микрочастицы могут стать сердцем для энергетических установок самого разного назначения. Например, для питания нанороботов в организме подопытных животных или даже людей, которым необходимо внутреннее обследование либо адресная доставка медикаментов в конкретную часть тела. Другое полезное применение — компактные физико-химические реакторы, аналогичные продемонстрированному в эксперименте.