เปิดเผยขอบเขตระดับนาโน: สร้างสรรค์นวัตกรรมด้วยอิเล็กโทรดรุ่นนาโนรูพรุน

เปิดเผยขอบเขตระดับนาโน: สร้างสรรค์นวัตกรรมด้วยอิเล็กโทรดรุ่นนาโนรูพรุน

ประทับเวลา: 2 มิถุนายน 2023 5:13 น
โหนดต้นทาง: 2700262
02 มิ.ย. 2023 (ข่าวนาโนเวิร์ค) นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Tohoku และมหาวิทยาลัย Tsinghua ได้เปิดตัวอิเล็กโทรดเมมเบรนรุ่นต่อไปที่สัญญาว่าจะปฏิวัติการวิจัยเคมีไฟฟ้าขั้นพื้นฐาน อิเล็กโทรดที่เป็นนวัตกรรมใหม่นี้ ประดิษฐ์ขึ้นด้วยกระบวนการที่พิถีพิถัน เพื่อแสดงอาร์เรย์กลวงขนาดยักษ์ที่ได้รับคำสั่ง ท่อนาโนคาร์บอน (gCNTs) ภายในเมมเบรนที่มีรูพรุนระดับนาโน ปลดล็อกความเป็นไปได้ใหม่ๆ สำหรับการกักเก็บพลังงานและการศึกษาเคมีไฟฟ้า ความก้าวหน้าที่สำคัญอยู่ที่การสร้างอิเล็กโทรดชนิดใหม่นี้ นักวิจัยได้พัฒนาเทคนิคการเคลือบคาร์บอนแบบสม่ำเสมอบนอะโนดิกอะลูมิเนียมออกไซด์ (AAO) ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวอะลูมิเนียม โดยกำจัดชั้นกั้นออกไป ชั้นที่เคลือบด้วยคาร์บอนที่สอดคล้องตามผลลัพธ์จะแสดง gCNTs ในแนวตั้งที่มีขนาดนาโนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 10 ถึง 200 นาโนเมตรและมีความยาว 2 µm ถึง 90 µm ครอบคลุมโมเลกุลอิเล็กโทรไลต์ขนาดเล็กไปจนถึงเรื่องขนาดใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับชีวภาพ เช่น เอนไซม์และเอ็กโซโซม อิเล็กโทรดรุ่นตั้งได้เองนี้แตกต่างจากอิเล็กโทรดคอมโพสิตแบบดั้งเดิม โดยจะกำจัดการสัมผัสระหว่างอนุภาค ทำให้มั่นใจได้ถึงความต้านทานการสัมผัสที่น้อยที่สุด ซึ่งเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับการตีความพฤติกรรมเคมีไฟฟ้าที่สอดคล้องกัน อิเล็กโทรดเมมเบรนรุ่นแสดงความสามารถในการควบคุมขนาดรูพรุนได้หลากหลาย อิเล็กโทรดเมมเบรนรุ่นแสดงความสามารถในการควบคุมขนาดรูพรุนได้หลากหลาย (ภาพ: มหาวิทยาลัยโทโฮกุ) "ศักยภาพของอิเล็กโทรดรุ่นนี้มีมากมาย" ดร. Zheng-Ze Pan หนึ่งในผู้เขียนงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกล่าว "ด้วยการใช้อิเล็กโทรดเมมเบรนแบบจำลองที่มีขนาดนาโนพอร์ที่หลากหลาย เราจึงสามารถบรรลุข้อมูลเชิงลึกที่ลึกซึ้งเกี่ยวกับกระบวนการเคมีไฟฟ้าที่ซับซ้อนซึ่งปรากฏภายในอิเล็กโทรดคาร์บอนที่มีรูพรุน พร้อมด้วยความสัมพันธ์โดยธรรมชาติกับขนาดนาโนพอร์" นอกจากนี้ gCNT ยังประกอบด้วยผลึกต่ำที่ซ้อนกัน แผ่นกราฟีนซึ่งให้การเข้าถึงการนำไฟฟ้าภายในผนังคาร์บอนที่มีผลึกต่ำได้อย่างไม่มีใครเทียบได้ นักวิจัยได้สร้างแบบจำลองโครงสร้างระดับอะตอมของผนังคาร์บอนผลึกต่ำผ่านการวัดเชิงทดลองและการใช้ระบบกำจัดการดูดซึมที่ตั้งโปรแกรมไว้ตามอุณหภูมิภายในองค์กร เพื่อให้สามารถจำลองทางทฤษฎีโดยละเอียดได้ ดร. อเล็กซ์ อาซิซ ผู้ดำเนินการส่วนการจำลองสำหรับการวิจัยนี้ ชี้ให้เห็นว่า "การจำลองขั้นสูงของเรามีเลนส์ที่มีเอกลักษณ์เฉพาะในการประมาณค่าการเปลี่ยนผ่านของอิเล็กตรอนภายในคาร์บอนอสัณฐาน ทำให้เกิดแสงสว่างในกลไกที่ซับซ้อนซึ่งควบคุมพฤติกรรมทางไฟฟ้าของพวกมัน" โครงการนี้นำโดยศาสตราจารย์ ดร. ฮิโรโตโม นิชิฮาระ ผู้ตรวจสอบหลักของกลุ่มอุปกรณ์/ระบบที่สถาบันวิจัยวัสดุขั้นสูง (WPI-AIMR) ผลการวิจัยมีรายละเอียดอยู่ใน วัสดุการทำงานขั้นสูง ("อิเล็กโทรดเมมเบรนที่มีรูพรุนขนาดนาโนพร้อมอาร์เรย์ที่เรียงลำดับของท่อนาโนคาร์บอนขนาดยักษ์กลวง"). ท้ายที่สุดแล้ว การศึกษานี้ถือเป็นก้าวสำคัญในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับวัสดุคาร์บอนที่มีรูพรุนตามสัณฐานและการประยุกต์ใช้ในการตรวจสอบระบบไฟฟ้าเคมีต่างๆ

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก นาโนเวิร์ค