Инженеры из Массачусетского технологического института разработали новый способ производства электричества. Созданные ими частицы на основе углеродных нанотрубок, оказавшись в органическом растворителе, который поглощает электроны, генерируют ток. В эксперименте созданного напряжения хватило для запуска и поддержания реакции окисления спирта.
Американские учёные опубликовали статью с описанием технологии и демонстрационного эксперимента. опубликовали в журнале Nature CommunicationsСреди ее авторов – ведущие специалисты по физике и химии соединений углерода из Массачусетского технологического института. MITОдин из членов этой исследовательской группы, Майкл Страно, Michael StranoВ 2010 году было открыто явление термоэнергетических волн в углеродных нанотрубках.
Это открытие побудило исследователей искать новые свойства многообещающего материала на основе графена. В новом эксперименте американские ученые создали микроскопические частицы из углеродных нанотрубок (250 на 250 микрометров). Одну половину покрыли материалом, похожим на тефлон, а другую оставили без покрытия. Когда такие частицы уложили ровным слоем на дно сосуда и залили органическим растворителем (ацетонитрилом), они стали вырабатывать ток.
Ученые подтвердили свои предположения. Ацетонитрил образовывает покрытие на незащищенных участках нанотрубок и перетягивает часть электронов атомов углерода. Стремясь к равновесию, в структуре графена начинается движение электронов, заполняющих свободные места. Это приводит к возникновению электрического поля, которое можно использовать. В эксперименте нынешний дизайн таких «наногенераторов» показал способность генерировать около 0,7 вольта на каждую микрочастицу.
Исследователи собрали электрохимический реактор для демонстрации практического применения технологии. Из микрочастиц, разработанных ими, была создана колонна в трубке, заполненной ацетонитрилом. Электричество, производимое такой «батарейкой», использовалось для питания реакции разложения спирта на кетоны или альдегиды (окисление спирта). Этот способ проведения подобной реакции не самый энергоэффективный, но не требует посторонних веществ.
В перспективе созданные учеными из MITМикрочастицы могут стать основой для энергетических установок различного назначения. Например, для снабжения энергией нанороботов внутри организма подопытных животных или людей, которым требуется внутреннее обследование или адресная доставка лекарств в определенную часть тела. Еще одним полезным применением являются компактные физико-химические реакторы, подобные тому, что продемонстрировано в эксперименте.