Nanopartikel revolutionieren Elektrochemie
Stromerzeugung erfolgt mittels Behälter, der mit winzigen Kohlenstoffpartikeln gefüllt ist
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Nanoröhrchen sind blau, das Teflon grün (Grafik: Jose-Luis Olivares, mit.edu) |
Cambridge (pte002/09.06.2021/06:05)
Forscher am Massachusetts Institute of Technology https://www.mit.edu/ (MIT) in Cambridge/USA haben ein völlig neues Verfahren zur Stromerzeugung entdeckt. Wenn durch einen Behälter, der mit winzigen Kohlenstoffpartikeln gefüllt ist, eine organische Flüssigkeit strömt, Entzieht diese den Teilchen Elektronen, die i Form von elektrischem Strom nutzbar sind. Er könnte genutzt werden, um chemische Reaktionen zu beschleunigen oder um Mikro- und Nanoroboter anzutreiben. Diese Art der Stromerzeugung ist völlig neu", sagt Michael Strano, Professor für Chemie-Engineering am MIT.
[b]Strom als Reaktionsbeschleuniger[/b]
In einem ersten Praxistest nutzten er und sein Team das Verfahren, um eine Alkoholoxidation zu beschleunigen, eine chemische Reaktion, die in der Chemie äußerst wichtig ist. Bei diesem Verfahren entstehen Aldehyde und Ketone. Sie werden als Duft- und Aromastoffe eingesetzt und in der Lebensmittelindustrie verwendet. Normalerweise findet diese Oxidation ohne den Einsatz von elektrischem Strom statt, weil es zu aufwändig wäre, eine externe Quelle anzuschließen.
[b]Es begann mit der Bratpfannenbeschichtung Teflon[/b]
Der neuartige Stromerzeuger baut auf früheren Arbeiten des Strano-Teams auf. Die Forscher überzogen einen Teil eines Kohlenstoff-Nanoröhrchens, das ist ein winziger Rundling, dessen Wände aus bienenwabenförmig angeordneten Kohlenstoffatomen besteht, mit Teflon, bekannt als Bratpfannenbeschichtung. So erzeugten sie eine Asymmetrie, die Elektronen vom beschichteten zum unbeschichteten Teil des Röhrchens fließen lassen. Diese werden gewissermaßen abgesaugt, wenn sie sich in einer Flüssigkeit befinden, die Elektronen benötigt um ihre Moleküle zu komplettieren.
[b]Die nächsten Pläne des Chemieingenieurs[/b]
Die Forscher erzeugen stromerzeugende Partikel, indem sie Kohlenstoff-Nanoröhrchen zermahlen und sie zu einem papierähnlichen Material formen. Eine Seite jedes Blatts wird mit einem teflonähnlichen Polymer beschichtet und anschließend zerschnitten. Die so hergestellten Partikel waren 250 Mikrometer mal 250 Mikrometer groß. Wenn sie in ein organisches Lösungsmittel wie Acetonitril eingetaucht werden, haftet das Lösungsmittel an der unbeschichteten Oberfläche der Partikel und beginnt, Elektronen aus ihnen herauszuziehen. Es entsteht eine elektrische Spannung von 0,7 Volt.
Strano will diese Technik jetzt verwenden, um Kunststoffe allein aus Kohlendioxid herzustellen. Außerdem hat er damit begonnen, winzige Roboter zu bauen, die als Umwelt- und Diagnosesensoren eingesetzt werden. Den Strom soll die neue Stromquelle liefern.
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