رونمایی از مرز در مقیاس نانو: نوآوری با الکترودهای مدل نانومتخلخل

رونمایی از مرز در مقیاس نانو: نوآوری با الکترودهای مدل نانومتخلخل

تمبر زمان: 2 ژوئن 2023 ساعت 5:13 صبح
گره منبع: 2700262
02 ژوئن 2023 (اخبار نانوورکمحققان دانشگاه توهوکو و دانشگاه تسینگ‌هوا یک الکترود غشایی مدل نسل بعدی را معرفی کرده‌اند که نوید انقلابی در تحقیقات اساسی الکتروشیمیایی را می‌دهد. این الکترود ابتکاری که از طریق یک فرآیند دقیق ساخته شده است، مجموعه ای مرتب از غول های توخالی را به نمایش می گذارد. نانولوله های کربنی (gCNTs) در یک غشای نانومتخلخل، امکان‌های جدیدی را برای ذخیره انرژی و مطالعات الکتروشیمیایی باز می‌کند. پیشرفت کلیدی در ساخت این الکترود جدید نهفته است. محققان یک تکنیک پوشش کربن یکنواخت را بر روی اکسید آلومینیوم آندی (AAO) که بر روی یک بستر آلومینیومی تشکیل شده بود، با حذف لایه سد ایجاد کردند. لایه پوشش‌داده‌شده با کربن به‌دست‌آمده، gCNT‌های هم‌تراز عمودی را با نانوحفره‌هایی با قطر 10 تا 200 نانومتر و طول 2 میکرومتر تا 90 میکرومتر نشان می‌دهد که مولکول‌های الکترولیت کوچک را به مواد بزرگ مرتبط با زیستی مانند آنزیم‌ها و اگزوزوم‌ها می‌پوشاند. برخلاف الکترودهای مرکب سنتی، این الکترود مدل خودایستا تماس بین ذرات را حذف می‌کند و حداقل مقاومت تماس را تضمین می‌کند - چیزی که برای تفسیر رفتارهای الکتروشیمیایی مربوطه ضروری است. مدل الکترود غشایی که طیف وسیعی از قابلیت کنترل را در ابعاد منافذ نشان می دهد مدل الکترود غشایی که طیف وسیعی از قابلیت کنترل را در ابعاد منافذ نشان می دهد. (تصویر: دانشگاه توهوکو) دکتر ژنگ-زی پان، یکی از نویسندگان مربوطه این مطالعه گفت: «پتانسیل این الکترود مدل بسیار زیاد است. با استفاده از الکترود غشایی مدل با گستره وسیعی از ابعاد نانوحفره، می‌توان به بینش عمیقی در مورد فرآیندهای الکتروشیمیایی پیچیده‌ای که در الکترودهای کربن متخلخل تعرق می‌کنند، همراه با همبستگی ذاتی آنها با ابعاد نانوحفره دست یافت. علاوه بر این، gCNT ها از انباشته کم کریستالی تشکیل شده اند ورق های گرافن، دسترسی بی نظیری به رسانایی الکتریکی در دیواره های کربن کم کریستالی ارائه می دهد. از طریق اندازه‌گیری‌های تجربی و استفاده از یک سیستم دفع برنامه‌ریزی شده با دمای داخلی، محققان یک مدل ساختاری در مقیاس اتمی از دیواره‌های کربن کم کریستالی ساختند که شبیه‌سازی‌های نظری دقیق را ممکن می‌سازد. دکتر الکس عزیز، که بخش شبیه‌سازی را برای این تحقیق انجام داده است، خاطرنشان می‌کند: «شبیه‌سازی‌های پیشرفته ما عدسی منحصربه‌فردی را برای تخمین انتقال الکترون‌ها در کربن‌های آمورف ارائه می‌دهند و مکانیسم‌های پیچیده حاکم بر رفتار الکتریکی آن‌ها را روشن می‌کنند.» این پروژه توسط پروفسور دکتر هیروتومو نیشیهارا، محقق اصلی گروه دستگاه/سیستم در موسسه پیشرفته تحقیقات مواد (WPI-AIMR) رهبری شد. یافته ها به تفصیل در مواد کاربردی پیشرفته ("الکترودهای غشایی نانومتخلخل با آرایه مرتبی از نانولوله های کربنی غول پیکر توخالی"). در نهایت، این مطالعه گام مهمی به جلو در درک ما از مواد کربن متخلخل مبتنی بر آمورف و کاربردهای آنها در کاوش در سیستم‌های مختلف الکتروشیمیایی است.

تمبر زمان:

بیشتر از نانورک