חשיפת גבול הננומטרי: חדשנות עם אלקטרודות ננו-נקבוביות

02 ביוני 2023 (חדשות Nanowerkחוקרים מאוניברסיטת טוהוקו ואוניברסיטת טסינגואה הציגו אלקטרודת ממברנה מהדור הבא שמבטיחה לחולל מהפכה במחקר האלקטרוכימי הבסיסי. אלקטרודה חדשנית זו, מיוצרת בתהליך קפדני, מציגה מערך מסודר של ענקים חלולים צינורות פחמן (gCNTs) בתוך ממברנה ננו-נקבית, פותחת אפשרויות חדשות לאחסון אנרגיה ומחקרים אלקטרוכימיים. פריצת הדרך העיקרית טמונה בבניית האלקטרודה החדשנית הזו. החוקרים פיתחו טכניקת ציפוי פחמן אחידה על תחמוצת אלומיניום אנודית (AAO) שנוצרה על מצע אלומיניום, כאשר שכבת המחסום בוטלה. השכבה המצופה בפחמן המתקבלת מציגה gCNTs מיושרים אנכית עם ננו-נקבוביות בטווח שבין 10 ל-200 ננומטר בקוטר ובאורך של 2 מיקרומטר עד 90 מיקרון, המכסה מולקולות אלקטרוליט קטנות לחומרים גדולים הקשורים ביולוגית כגון אנזימים ואקסוזומים. שלא כמו אלקטרודות מרוכבות מסורתיות, אלקטרודת דגם עצמאית זו מבטלת מגע בין חלקיקים, ומבטיחה התנגדות מינימלית למגע - דבר חיוני לפירוש ההתנהגויות האלקטרוכימיות המתאימות. אלקטרודת ממברנה דגם המראה מגוון רחב של שליטה על ממדי הנקבוביות. (תמונה: אוניברסיטת טוהוקו) "הפוטנציאל של אלקטרודה דגם זה הוא עצום", קבע ד"ר ג'נג-זה פאן, אחד המחברים המקבילים של המחקר. "על ידי שימוש באלקטרודת הממברנה המודלית עם מגוון רחב של ממדי ננו-פוריים, אנו יכולים להשיג תובנות מעמיקות לגבי התהליכים האלקטרוכימיים המורכבים המתרחשים בתוך אלקטרודות פחמן נקבוביות, יחד עם המתאמים המובנים שלהם לממדים הננו-פוריים." יתר על כן, ה-gCNTs מורכבים מגבישים נמוכים יריעות גרפן, המציע גישה שאין כמותה למוליכות החשמלית בתוך קירות פחמן בעלי גבישי נמוך. באמצעות מדידות ניסיוניות ושימוש במערכת ספיגה מתוכנתת בטמפרטורה פנימית, החוקרים בנו מודל מבני בקנה מידה אטומי של קירות הפחמן בעלי הגביש הנמוך, המאפשר הדמיות תיאורטיות מפורטות. ד"ר אלכס עזיז, שביצע את חלק הסימולציה עבור מחקר זה, מציין, "הסימולציות המתקדמות שלנו מספקות עדשה ייחודית להערכת מעברי אלקטרונים בתוך פחמנים אמורפיים, ולשפוך אור על המנגנונים המורכבים השולטים בהתנהגותם החשמלית". פרויקט זה הובל על ידי פרופ' ד"ר הירוטומו נישיהארה, החוקר הראשי של קבוצת התקנים/מערכת במכון המתקדם לחקר חומרים (WPI-AIMR). הממצאים מפורטים ב חומרים פונקציונליים מתקדמים ("אלקטרודות ממברנה ננו-נקבובית עם מערך מסודר של ננו-צינוריות פחמן ענקיות חלולות"). בסופו של דבר, המחקר מייצג צעד משמעותי קדימה בהבנתנו של חומרי פחמן נקבוביים מבוססי אמורפי והיישומים שלהם בחיטוט במערכות אלקטרוכימיות שונות.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• הטבעת העתיד עם אדריאן אשלי. גישה כאן.
• קנה ומכירה של מניות בחברות PRE-IPO עם PREIPO®. גישה כאן.
• מקור: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63098.php