ナノスケールのフロンティアを明らかにする: ナノ多孔質モデル電極による革新

02年2023月XNUMX日（Nanowerkニュース) 東北大学と清華大学の研究者は、基礎的な電気化学研究に革命をもたらすと期待される次世代モデル膜電極を導入しました。細心の注意を払って製造されたこの革新的な電極は、中空の巨人が規則正しく配列されています。 カーボンナノチューブ (gCNT) をナノ多孔質膜内に組み込み、エネルギー貯蔵と電気化学研究の新たな可能性を解き放ちます。重要な進歩は、この新しい電極の構造にあります。研究者らは、アルミニウム基板上に形成された陽極酸化アルミニウム（AAO）上にバリア層を除去した均一な炭素コーティング技術を開発した。得られたコンフォーマルな炭素コーティング層は、直径 10 ～ 200 nm、長さ 2 μm ～ 90 μm の範囲のナノ細孔を備えた垂直に整列した gCNT を示し、小さな電解質分子から酵素やエクソソームなどの生体関連の大きな物質までをカバーします。従来の複合電極とは異なり、この自立モデル電極は粒子間の接触を排除し、接触抵抗を最小限に抑えます。これは、対応する電気化学的挙動を解釈するために不可欠なものです。 幅広い細孔寸法制御性を示すモデル膜電極。 （画像：東北大学） 「このモデル電極の可能性は計り知れない」と、この研究の責任著者の一人であるZheng-Ze Pan博士は述べた。 「広範囲のナノポア寸法を備えたモデル膜電極を採用することで、多孔質炭素電極内で起こる複雑な電気化学プロセスと、ナノポア寸法との固有の相関関係についての深い洞察を得ることができます。」さらに、gCNT は低結晶性の積層体で構成されています。 グラフェンシート、低結晶性炭素壁内の導電性への比類のないアクセスを提供します。研究者らは、実験測定と社内の温度プログラム脱着システムの利用を通じて、低結晶性炭素壁の原子スケールの構造モデルを構築し、詳細な理論的シミュレーションを可能にしました。この研究のシミュレーション部分を実行したアレックス・アジズ博士は、「私たちの高度なシミュレーションは、アモルファスカーボン内の電子遷移を推定するための独自のレンズを提供し、その電気的挙動を支配する複雑なメカニズムに光を当てます。」と指摘しています。このプロジェクトは、物質・材料研究機構（WPI-AIMR）デバイス・システムグループ主任研究員の西原弘友教授が主導しました。調査結果の詳細は、 高度機能材料 (「巨大中空カーボンナノチューブを規則的に配列したナノ多孔質膜電極」）。 最終的に、この研究は、アモルファスベースの多孔質炭素材料と、さまざまな電気化学システムの調査におけるその応用についての理解において、重要な前進を示しています。

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• 情報源： https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63098.php