Revelando a fronteira da nanoescala: Inovando com eletrodos modelo nanoporosos

02 de junho de 2023 (Notícias do Nanowerk) Pesquisadores da Universidade de Tohoku e da Universidade de Tsinghua introduziram um modelo de eletrodo de membrana de próxima geração que promete revolucionar a pesquisa eletroquímica fundamental. Este eletrodo inovador, fabricado através de um processo meticuloso, apresenta um conjunto ordenado de gigantes ocos nanotubos de carbono (gCNTs) dentro de uma membrana nanoporosa, abrindo novas possibilidades para armazenamento de energia e estudos eletroquímicos. O principal avanço reside na construção deste novo eletrodo. Os pesquisadores desenvolveram uma técnica uniforme de revestimento de carbono em óxido de alumínio anódico (AAO) formado sobre substrato de alumínio, com a camada de barreira eliminada. A camada revestida de carbono conforme resultante exibe gCNTs alinhados verticalmente com nanoporos variando de 10 a 200 nm de diâmetro e 2 µm a 90 µm de comprimento, cobrindo pequenas moléculas de eletrólitos até grandes assuntos bio-relacionados, como enzimas e exossomos. Ao contrário dos eletrodos compósitos tradicionais, este eletrodo modelo independente elimina o contato entre partículas, garantindo resistência de contato mínima - algo essencial para interpretar os comportamentos eletroquímicos correspondentes. Eletrodo de membrana modelo mostrando uma ampla faixa de controlabilidade nas dimensões dos poros. (Imagem: Universidade de Tohoku) “O potencial deste eletrodo modelo é imenso”, afirmou o Dr. Zheng-Ze Pan, um dos autores correspondentes do estudo. "Ao empregar o eletrodo de membrana modelo com sua extensa gama de dimensões de nanoporos, podemos obter insights profundos sobre os intrincados processos eletroquímicos que ocorrem dentro de eletrodos de carbono porosos, juntamente com suas correlações inerentes às dimensões dos nanoporos." Além disso, os gCNTs são compostos de células empilhadas de baixo cristalino folhas de grafeno, oferecendo acesso incomparável à condutividade elétrica dentro de paredes de carbono com baixo teor de cristalino. Por meio de medições experimentais e da utilização de um sistema interno de dessorção com temperatura programada, os pesquisadores construíram um modelo estrutural em escala atômica das paredes de carbono de baixo cristalino, permitindo simulações teóricas detalhadas. Alex Aziz, que realizou a parte de simulação desta pesquisa, destaca: “Nossas simulações avançadas fornecem uma lente única para estimar as transições de elétrons dentro de carbonos amorfos, lançando luz sobre os intrincados mecanismos que governam seu comportamento elétrico”. Este projeto foi liderado pelo Prof. Hirotomo Nishihara, Investigador Principal do Grupo de Dispositivos/Sistemas do Instituto Avançado de Pesquisa de Materiais (WPI-AIMR). As descobertas são detalhadas em Materiais funcionais avançados ("Eletrodos de membrana nanoporosa com um conjunto ordenado de nanotubos de carbono gigantes ocos"). Em última análise, o estudo representa um avanço significativo na nossa compreensão de materiais de carbono porosos de base amorfa e suas aplicações na sondagem de vários sistemas eletroquímicos.

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