Группа ученых из Массачусетского технологического института ( Massachusetts Institute of Technology, MIT) открыла при изучении углеродных нанотрубок ранее неизвестное явление, которое, по мнению первооткрывателей, может быть использовано для выработки электричества. Тепловые волны, распространяясь по нанотрубкам, способны увлекать за собой электроны, порождая электрический ток.

Явление, получившее название термосиловых волн, «открывает новое поле для исследований в области энергии», пишет Майкл Страно (Michael Strano), доцент (associate professor) химических технологий в MIT и один из авторов статьи, опубликованной в Nature Materials 7 марта. Ведущим автором является Чой Вон Чжун (Wonjoon Choi), студент-докторант в лаборатории Страно.

В новых экспериментах нанотрубки покрывались слоем реактивного топлива, высвобождающего тепло при сгорании. Топливо поджигалось с одного конца трубки либо лазерным лучом, либо разрядом высокого напряжения – в результате образовывалась волна сгорания, быстро движущаяся по нанотрубке, как пламя по подожженному фитилю. Скорость движения волны сгорания вдоль по трубке более чем тысячекратно превосходит скорость движения самого топлива и в десять тысяч раз – скорость обычного распространения этой химической реакции вне ограниченного объема. Что более важно, волна увлекает за собой электроны по проводящим стенкам трубки.

Волны сгорания изучаются уже свыше ста лет, но Страно был первым, кто смог предсказать и подтвердить экспериментом, что подобные волны при распространении могут порождать электрический ток. Впрочем, по его словам, сами исследователи были поражены внушительной величиной результирующего напряжения. На данном этапе выходная энергия системы на единицу массы в сто раз превышает таковую у литий-ионных батарей.

Количество выделяемой энергии оказалось намного большим, чем предсказывала классическая теория. В принципе, известно, что многие полупроводники способны создавать электрический потенциал при разности температур в цепи (эффект Зеебека), но у углерода этот эффект проявляется слабо. «Тут происходит что-то еще», — пишет Страно. Новое явление получило название «увлечения электронов», так как обнаружилось, что скорость их движения тесно связана со скоростью тепловой волны. Похоже, что волна сгорания «тащит» за собой электроны, как морская волна переносит к берегу плавающий на поверхности мусор.

Пока что практические приложения нового открытия предсказать сложно. Страно предполагает, что оно может использоваться в сверхмалых электронных устройствах – например, зондах размером с рисовое зернышко, вводимых в человеческое тело в медицинских целях или рассеиваемых в воздухе. Объединение нанотрубок в большие массивы позволило бы обеспечить питанием и большие по размеру устройства.

Туристический блог, о путешествиях и приключениях!

Технология нуждается в совершенствовании – большая часть энергии сгорания пока что теряется в виде тепла и света. Кроме того, ученые рассчитывают проверить еще одно теоретическое предсказание Страно: используя в покрытии нанотрубки различные виды горючего, можно заставить волну осциллировать, порождая переменный ток. Современные батареи дают на выходе только постоянный ток. Об этом сообщает Информнаука cо ссылкой на Newsoffice.