Крошечный генератор использует движение молекул для производства электричества


Фото из открытых источников
Миниатюрный генератор может преобразовывать движения молекул жидкости комнатной температуры в электричество. Однажды это устройство можно будет использовать для питания таких устройств, как медицинские имплантаты или даже мелкая бытовая техника.
 
Молекулы постоянно движутся благодаря тепловой энергии, которой они обладают при температуре выше абсолютного нуля, даже если человеческому глазу они кажутся неподвижными. Например, при комнатной температуре атомы в стакане воды всегда толкаются.
 
«Мы подумали, что было бы интересно и значимо посмотреть, можно ли уловить это движение и преобразовать его в электричество», — говорит Вэй Ли из Нанкайского университета в Китае.
 
Ученые создали устройство для сбора энергии площадью всего 1 квадратный сантиметр, которое состоит из верхнего и нижнего электродов с несколькими нитями оксида цинка шириной 25 нанометров, прикрепленными к ним. Материал был выбран из-за его способности генерировать электрический заряд при механической деформации.
 
Нанонити, прикрепленные к электродам, генерируют небольшой электрический ток, когда на них воздействуют движущиеся молекулы на этой схеме комбайна молекулярного теплового движения.
 
По словам Луана, устройство немного похоже на две зубные щетки с щетиной, обращенной друг к другу.
 
Команда погрузила устройство вконтейнер с жидкостью, называемой н-октаном – углеводородом, подобным пропану или бутану, только с более длинной цепью углерода и водорода – при комнатной температуре. По словам Луана, молекулы жидкости столкнулись с миниатюрными нитями оксида цинка, и устройство создало небольшое напряжение в 2,28 милливольта и ток силой 2,47 наноампер.
 
«Следующий шаг — посмотреть, смогут ли другие растворители или жидкости эффективно питать это устройство», — говорит он. 
 
Ученые поясняют, что клетки излучают электрические сигналы, которые управляют эмбриональным развитием и залечивают раны. Если получится научиться настраивать этот «биоэлектрический код», то появится возможность предотвратить рак и даже вырастить новые конечности.
 
Исследователи надеются, что устройство можно будет использовать для подачи энергии для нанотехнологий, таких как крошечные имплантаты для доставки лекарств. Они также хотят расширить масштабы технологии, чтобы иметь возможность приводить в действие более крупные объекты.
 
«Мы надеемся, что люди смогут использовать его дома. Например, чтобы зарядить наши телефоны или телевизор», — говорит Луан.
 
«Это демонстрирует, что механическая энергия, возникающая в результате теплового движения молекул жидкости н-октана, может быть преобразована в постоянную электрическую энергию при комнатной температуре без необходимости использования какого-либо другого источника энергии», — говорит Жоао Вентура из Университета Порту в Португалия. По его словам, хотя на данный момент прибор генерирует только низкое напряжение, он может привести к созданию чистого и повсеместного источника энергии для маломощных устройств.