Αποκαλύπτοντας τα σύνορα νανοκλίμακας: Καινοτομία με ηλεκτρόδια μοντέλων νανοπορώδους

02 Ιουνίου 2023 (Ειδήσεις Nanowerk) Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Tohoku και στο Πανεπιστήμιο Tsinghua παρουσίασαν ένα μοντέλο ηλεκτροδίου μεμβράνης επόμενης γενιάς που υπόσχεται να φέρει επανάσταση στη θεμελιώδη ηλεκτροχημική έρευνα. Αυτό το καινοτόμο ηλεκτρόδιο, που κατασκευάστηκε μέσω μιας σχολαστικής διαδικασίας, παρουσιάζει μια διατεταγμένη σειρά κοίλων γίγαντων νανοσωλήνες άνθρακα (gCNTs) μέσα σε μια νανοπορώδη μεμβράνη, ξεκλειδώνοντας νέες δυνατότητες για αποθήκευση ενέργειας και ηλεκτροχημικές μελέτες. Η σημαντική ανακάλυψη βρίσκεται στην κατασκευή αυτού του νέου ηλεκτροδίου. Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια ομοιόμορφη τεχνική επικάλυψης άνθρακα σε ανοδικό οξείδιο αλουμινίου (AAO) που σχηματίζεται σε ένα υπόστρωμα αλουμινίου, με το στρώμα φραγμού να έχει εξαλειφθεί. Το προκύπτον στρώμα επικαλυμμένο με άνθρακα παρουσιάζει κατακόρυφα ευθυγραμμισμένα gCNTs με νανοπόρους που κυμαίνονται από 10 έως 200 nm σε διάμετρο και 2 μm έως 90 μm σε μήκος, καλύπτοντας μικρά μόρια ηλεκτρολυτών σε βιο-σχετιζόμενα μεγάλα υλικά όπως ένζυμα και εξωσώματα. Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά σύνθετα ηλεκτρόδια, αυτό το αυτόνομο ηλεκτρόδιο μοντέλου εξαλείφει την επαφή μεταξύ των σωματιδίων, εξασφαλίζοντας ελάχιστη αντίσταση επαφής – κάτι απαραίτητο για την ερμηνεία των αντίστοιχων ηλεκτροχημικών συμπεριφορών. Μοντέλο ηλεκτροδίου μεμβράνης που δείχνει ένα ευρύ φάσμα ελεγχιμότητας στις διαστάσεις των πόρων. (Εικόνα: Πανεπιστήμιο Tohoku) «Οι δυνατότητες αυτού του μοντέλου ηλεκτροδίου είναι τεράστιες», δήλωσε ο Δρ Zheng-Ze Pan, ένας από τους αντίστοιχους συγγραφείς της μελέτης. «Χρησιμοποιώντας το μοντέλο ηλεκτροδίου μεμβράνης με το εκτεταμένο εύρος διαστάσεων του νανοπόρου, μπορούμε να αποκτήσουμε βαθιές γνώσεις για τις περίπλοκες ηλεκτροχημικές διεργασίες που διαχέονται μέσα στα ηλεκτρόδια πορωδών άνθρακα, μαζί με τις εγγενείς συσχετίσεις τους με τις διαστάσεις του νανοπόρου». Επιπλέον, τα gCNTs αποτελούνται από στοιβαγμένα με χαμηλή κρυσταλλική μορφή φύλλα γραφενίου, προσφέροντας απαράμιλλη πρόσβαση στην ηλεκτρική αγωγιμότητα εντός των τοίχων με χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα. Μέσω πειραματικών μετρήσεων και χρήσης ενός εσωτερικού συστήματος εκρόφησης προγραμματισμένου με θερμοκρασία, οι ερευνητές κατασκεύασαν ένα δομικό μοντέλο ατομικής κλίμακας των τοίχων χαμηλού κρυσταλλικού άνθρακα, επιτρέποντας λεπτομερείς θεωρητικές προσομοιώσεις. Ο Δρ Alex Aziz, ο οποίος πραγματοποίησε το μέρος της προσομοίωσης για αυτήν την έρευνα, επισημαίνει: «Οι προηγμένες προσομοιώσεις μας παρέχουν έναν μοναδικό φακό για την εκτίμηση των μεταπτώσεων ηλεκτρονίων εντός άμορφων ανθράκων, ρίχνοντας φως στους περίπλοκους μηχανισμούς που διέπουν την ηλεκτρική τους συμπεριφορά». Αυτό το έργο ηγήθηκε από τον Καθ. Δρ. Hirotomo Nishihara, τον κύριο ερευνητή της ομάδας συσκευών/συστημάτων στο Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR). Τα ευρήματα αναφέρονται αναλυτικά στο Προηγμένα λειτουργικά υλικά («Ηλεκτρόδια νανοπορώδους μεμβράνης με διατεταγμένη διάταξη κοίλων γιγάντιων νανοσωλήνων άνθρακα»). Τελικά, η μελέτη αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στην κατανόησή μας για τα άμορφα πορώδη υλικά άνθρακα και τις εφαρμογές τους στην ανίχνευση διαφόρων ηλεκτροχημικών συστημάτων.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• Minting the Future με την Adryenn Ashley. Πρόσβαση εδώ.
• Αγορά και πώληση μετοχών σε εταιρείες PRE-IPO με το PREIPO®. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63098.php