나노스케일 개척자 공개: 나노다공성 모델 전극으로 혁신

02 년 2023 월 XNUMX 일 (나노 워크 뉴스) 도호쿠 대학과 칭화 대학의 연구원들은 근본적인 전기 화학 연구에 혁명을 일으킬 차세대 모델 막 전극을 도입했습니다. 세심한 공정을 통해 제작된 이 혁신적인 전극은 중공거인의 질서정연한 배열을 보여줍니다. 탄소 나노 튜브 (gCNT)를 나노다공성 막 내에서 에너지 저장 및 전기화학적 연구를 위한 새로운 가능성을 열어줍니다. 핵심적인 돌파구는 이 새로운 전극의 구성에 있습니다. 연구진은 장벽층을 제거한 채 알루미늄 기판에 형성된 양극산화알루미늄(AAO)에 균일한 탄소 코팅 기술을 개발했습니다. 생성된 컨포멀 탄소 코팅층은 직경 10~200nm, 길이 2μm~90μm 범위의 나노 기공을 가진 수직 정렬된 gCNT를 나타내며 작은 전해질 분자부터 효소 및 엑소좀과 같은 생체 관련 대형 물질까지 덮습니다. 기존 복합 전극과 달리 이 자립형 모델 전극은 입자 간 접촉을 제거하여 접촉 저항을 최소화합니다. 이는 해당 전기화학적 동작을 해석하는 데 필수적입니다. 기공 크기에 대한 광범위한 제어 가능성을 보여주는 모델 막 전극. (이미지 : 도호쿠 대학) 이번 연구의 교신저자 중 한 명인 Zheng-Ze Pan 박사는 "이 모델 전극의 잠재력은 엄청납니다."라고 말했습니다. "광범위한 나노기공 치수를 갖는 모델 막 전극을 사용함으로써 우리는 나노기공 치수에 대한 고유한 상관관계와 함께 다공성 탄소 전극 내에서 발생하는 복잡한 전기화학적 과정에 대한 심오한 통찰력을 얻을 수 있습니다." 또한, gCNT는 저결정 적층 구조로 구성됩니다. 그래핀 시트, 저결정 탄소 벽 내에서 전기 전도성에 대한 탁월한 접근을 제공합니다. 실험적 측정과 내부 온도 프로그래밍 탈착 시스템의 활용을 통해 연구원들은 저결정질 탄소 벽의 원자 규모 구조 모델을 구축하여 상세한 이론적 시뮬레이션을 가능하게 했습니다. 이 연구의 시뮬레이션 부분을 수행한 Alex Aziz 박사는 "우리의 고급 시뮬레이션은 비정질 탄소 내의 전자 전이를 추정할 수 있는 고유한 렌즈를 제공하여 전기적 거동을 제어하는 ​​복잡한 메커니즘을 밝혀줍니다."라고 지적합니다. 이 프로젝트는 첨단재료연구소(WPI-AIMR)의 장치/시스템 그룹 수석 연구자인 니시하라 히로토모(Hirotomo Nishihara) 교수가 주도했습니다. 연구 결과는 다음에 자세히 설명되어 있습니다. 고급 기능성 재료 ("중공 거대 탄소 나노튜브의 정렬된 배열을 갖는 나노다공성 막 전극"). 궁극적으로, 이 연구는 비정질 기반 다공성 탄소 재료에 대한 이해와 다양한 전기화학 시스템 조사에 대한 응용 분야에서 중요한 진전을 나타냅니다.

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