Un piccolo generatore trasforma le molecole danzanti in elettricità

Ricercatori cinesi hanno sviluppato un piccolo generatore in grado di produrre energia dalle vibrazioni delle molecole. Una volta matura, la tecnologia alla base di questo lavoro è stata definita da nuovo mondo Può rendere possibile il funzionamento di piccoli dispositivi come i dispositivi medici impiantati.

Convertire l’energia cinetica in elettricità non è un concetto nuovo, tutt’altro. Direttamente o indirettamente, questa conversione è all’origine della maggior parte dell’elettricità prodotta sulla Terra. La particolarità di questo concetto, proposto dai ricercatori dell’Università di Nankai, è che sfrutta un fenomeno che avviene a livello di atomi e molecole.

In questa scala, misurare la temperatura significa misurare la quantità di energia cinetica delle molecole presenti nel sistema. Al di sopra dello zero assoluto (-273,15°C), tutte le molecole e gli atomi hanno una certa quantità di energia termica. Si manifesta in movimenti piccoli, casuali e continui. Stiamo parlando di eccitazione termica, o moto browniano.

Sulla nostra scala, questi movimenti sono impercettibili. Ma se riesci a ingrandire abbastanza il liquido, noterai che le molecole d’acqua sono tutt’altro che congelate. Sono costantemente impegnati in un grande gioco di autoscontri nanometrici. Questi movimenti sono ciò che i ricercatori hanno cercato di sfruttare. ” Abbiamo pensato che sarebbe stato interessante vedere se questo movimento potesse essere catturato e convertito in elettricità », spiega Wei Li, uno degli autori dello studio.

Piccola “spazzola” piezoelettrica.

Per raggiungere questo obiettivo, Lee e i suoi colleghi hanno creato un dispositivo piccolo quanto un centimetro di area. È costituito da due elettrodi rivestiti con nanotubi di ossido di zinco. Quest’ultima è una sostanza nota come PiezoelettricoCiò significa che Genera una piccola carica elettrica quando esposto a stress meccanico.

Lo hanno poi immerso in ottano a temperatura ambiente. È un idrocarburo della stessa famiglia del butano, utilizzato come combustibile per i barbecue a gas. Sotto l’influenza dell’agitazione termica, le collisioni delle molecole liquide con i nanofili di ossido di zinco sono raddoppiate e Il dispositivo iniziò a produrre corrente elettrica.

Le prestazioni del dispositivo non sono state certamente impressionanti in termini assoluti. I ricercatori hanno misurato il potenziale elettrico 2,28 mV per una corrente di 2,47 nA. Ciò non è ancora sufficiente per essere utile nella pratica. Anche i piccoli LED standard necessitano in genere di una tensione nell’ordine dei volt e di pochi milliampere di corrente.

Una nuova classe di piccoli generatori?

Ma è pur sempre un Una prova di concetto interessante e forse molto promettente. ” Ciò dimostra che l’energia meccanica generata dall’agitazione termica delle molecole di n-ottano può essere convertita in energia elettrica in modo continuo, a temperatura ambiente, senza la necessità di alcuna altra fonte di energia. », riassume João Ventura, un ricercatore portoghese non associato allo studio da lui citato nuovo mondo.

Se gli autori sono entusiasti è perché con qualche piccolo miglioramento sarà possibile riuscirciL’uso di questo sistema nel campo delle nanotecnologie. Ad esempio, i ricercatori testeranno il loro sistema in altri liquidi per trovarne uno in grado di produrre più energia. Stimano che un tale generatore possa fornire energia Piccoli impianti mediciIn grado di somministrare automaticamente piccole dosi di farmaci per un lungo periodo di tempo.

E alla fine, anche loro hanno intenzione di farloAumentare le dimensioni del sistema e la densità del cablaggio Ossido di zinco per poterlo fare Utilizzare gli elettrodomestici quotidiani. “ Ci auguriamo che le persone possano usarlo a casa, ad esempio per caricare i propri telefoni “, suggerisce Yucheng Luan, fondatore della startup East Eight Energy e autore principale dello studio.

Il testo dello studio è disponibile Qui.