Onthulling van de grens op nanoschaal: innoveren met nanoporeuze modelelektroden

02 juni 2023 (Nanowerk NieuwsOnderzoekers van Tohoku University en Tsinghua University hebben een modelmembraanelektrode van de volgende generatie geïntroduceerd die belooft een revolutie teweeg te brengen in fundamenteel elektrochemisch onderzoek. Deze innovatieve elektrode, vervaardigd via een nauwgezet proces, toont een geordende reeks holle reuzen koolstof nanobuisjes (gCNT's) binnen een nanoporeus membraan, waardoor nieuwe mogelijkheden worden ontsloten voor energieopslag en elektrochemische studies. De belangrijkste doorbraak ligt in de constructie van deze nieuwe elektrode. De onderzoekers ontwikkelden een uniforme koolstofcoatingtechniek op anodisch aluminiumoxide (AAO) gevormd op een aluminiumsubstraat, waarbij de barrièrelaag werd geëlimineerd. De resulterende, conform met koolstof beklede laag vertoont verticaal uitgelijnde gCNT's met nanoporiën variërend van 10 tot 200 nm in diameter en 2 µm tot 90 µm lang, die kleine elektrolytmoleculen bedekken tot biogerelateerde grote zaken zoals enzymen en exosomen. In tegenstelling tot traditionele composietelektroden elimineert deze op zichzelf staande modelelektrode het contact tussen de deeltjes, waardoor een minimale contactweerstand wordt gegarandeerd - iets wat essentieel is voor het interpreteren van het overeenkomstige elektrochemische gedrag. Modelmembraanelektrode met een breed scala aan regelbaarheid op de porieafmetingen. (Afbeelding: Tohoku Universiteit) "Het potentieel van deze modelelektrode is enorm", aldus Dr. Zheng-Ze Pan, een van de corresponderende auteurs van het onderzoek. "Door gebruik te maken van de modelmembraanelektrode met zijn uitgebreide bereik aan nanoporie-afmetingen, kunnen we diepgaande inzichten verwerven in de ingewikkelde elektrochemische processen die plaatsvinden in poreuze koolstofelektroden, samen met hun inherente correlaties met de nanoporie-afmetingen." Bovendien zijn de gCNT's samengesteld uit laag-kristallijne gestapelde grafeen platen, die ongeëvenaarde toegang biedt tot de elektrische geleidbaarheid binnen laagkristallijne koolstofwanden. Door middel van experimentele metingen en het gebruik van een intern, op temperatuur geprogrammeerd desorptiesysteem, construeerden de onderzoekers een structureel model op atomaire schaal van de laag-kristallijne koolstofwanden, waardoor gedetailleerde theoretische simulaties mogelijk werden. Dr. Alex Aziz, die het simulatiegedeelte voor dit onderzoek uitvoerde, legt uit: "Onze geavanceerde simulaties bieden een unieke lens om elektronenovergangen in amorfe koolstofatomen te schatten, waardoor licht wordt geworpen op de ingewikkelde mechanismen die hun elektrisch gedrag bepalen." Dit project werd geleid door Prof. Dr. Hirotomo Nishihara, de hoofdonderzoeker van de Device/System Group bij het Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR). De bevindingen zijn gedetailleerd in Geavanceerde functionele materialen ("Nanoporeuze membraanelektroden met een geordende reeks holle gigantische koolstofnanobuisjes"). Uiteindelijk vertegenwoordigt de studie een belangrijke stap voorwaarts in ons begrip van op amorf gebaseerde poreuze koolstofmaterialen en hun toepassingen bij het onderzoeken van verschillende elektrochemische systemen.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoAiStream. Web3 gegevensintelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• De toekomst slaan met Adryenn Ashley. Toegang hier.
• Koop en verkoop aandelen in PRE-IPO-bedrijven met PREIPO®. Toegang hier.
• Bron: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63098.php