Американские исследователи создали материал, «ворующий» электричество у окружающей среды

Статью с описанием технологии и самого демонстрационного эксперимента американские исследователи опубликовали в журнале Nature Communications. Среди ее авторов — высококлассные специалисты в области физики и химии соединений углерода Массачусетского технологического института (MIT). Один из участников этой команды ученых, Майкл Страно (Michael Strano), в 2010 году открыл так называемые термоэнергетические волны в углеродных нанотрубках.

Именно это открытие подтолкнуло исследователей искать новые свойства многообещающего материала на основе графена дальше. В новом эксперименте американские ученые создали микроскопические частицы (250 на 250 микрометров) из углеродных нанотрубок. Одну их половину покрыли материалом, похожим на тефлон, а другую оставили «голой». Когда такие частицы уложили ровным слоем на дно сосуда и залили органическим растворителем (ацетонитрилом), они начали вырабатывать ток.

Предположение ученых оказалось верным. Ацетонитрил покрывает оставшуюся беззащитной поверхность нанотрубок и «перетягивает» часть электронов в атомах углерода на себя. Поскольку система стремится к состоянию покоя, в структуре графена начинается движение электронов, стремящихся «занять» вакантные места. В результате возникает электрическое поле, которое можно использовать. В эксперименте нынешний дизайн таких «наногенераторов» показал способность генерировать около 0,7 вольта на одну микрочастицу.

Чтобы продемонстрировать практическое применение технологии, исследователи собрали электрохимический реактор. Из разработанных ими микрочастиц они составили колонну в трубке, заполненной ацетонитрилом. Вырабатываемое такой «батарейкой» электричество использовалось для питания реакции разложения спирта на кетоны или альдегиды (окисление спирта). Это не самый энергоэффективный способ проведения подобной реакции, но зато он не требует посторонних веществ.

В перспективе созданные учеными из MIT микрочастицы могут стать сердцем для энергетических установок самого разного назначения. Например, для питания нанороботов в организме подопытных животных или даже людей, которым необходимо внутреннее обследование либо адресная доставка медикаментов в конкретную часть тела. Другое полезное применение — компактные физико-химические реакторы, аналогичные продемонстрированному в эксперименте.