შექმნილია მსოფლიოში ყველაზე პატარა ელემენტი

Science

“სანდიას” ნაციონალურ ლაბორატორიაში (ა.შ.შ) შექმნილია მსოფლიოში ყველაზე პატარა ელემენტის ტესტ ვერსია: მისი ანოდი შედგება ერთი ნანომავთულისგან, რომელიც ადამიანის თმის ღერზე შვიდიათასჯერ უფრო თხელია.

ასეთი ანოდის მახასიათებლების საუკეთესოდ შესასწავლად ააწყვეს დატენვადი ლითიუმის აკუმლატორი, რომელიც შექმნეს განათებულ ელექტრულ მიკროსკოპში კომპლექსური ნანოტექნოლოგიების ცენტრში ენერგეტიკის სამინისტროში, რომელსაც ხელმძღვანელობს “სანდია” ლოს-ანჯელესის ნაციონალურ ლაბორატორიასთან ერთად.

შემქმნელების ჯგუფის ხელმძღვანელის ცზიანიუნ ხუანის თქმით, ექსპერიმენტის მიზანია დამუხტვის და განმუხტვის პროცესების რეალურ დროში და ატომურ მასშტაბებში დაკვირვება ელემენტის მუშაობის ფუნდამენტური პრინციპის დასადგენად. ბოლოს ნახსენებს დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს იონურ-ლითიურ ელემენტებისათვის ენერგიის სიმჭიდროვის და სიმძლავრის გაზრდის მხრივ, შედარებით დიდი ზომის ელექტროდებთან შედარებით. შესაბამისად, მათი ოპერაციული თვისებების უფრო უკეთესად შესწავლა მიგვიყვანს ახალი თაობის ელექტრომობილების, ნოუთბუქების, მობილური ტელეფონების და სხვა აპარატურის შექმნამდე.

ნანომასალები უკვე აქტიურად გამოიყენება ანოდებისათვის, მაგრამ მასიურად და არა ინდივიდუალურად. ბატონი ხუანის აზრით, ეს ყველაფერი იმას გავს, როდესაც ადამიანი უყურებს ტყეს და მისი თითოეული ხის თვისებების შესწავლას ცდილობს.

ზევით ნახსენები ანოდი მზადდება კალის ოქსიდისგან. მისი დიამეტრი შეადგენს 100ნმ-ს ხოლო სიგრძე 10 მკმ-ს (მიკრომეტრი). კათოდი არის 3 მმ და დამზადებულია კობალტის ოქსიდისაგან. რათქმაუნდა მასში გამოყენებულია ელექტროლიტი იონური სითხის სახით. მოწყობილობა იძლევა, ატომური სტრუქტურის დაკვირვების საშუალებას, დამუხტვის ან განმუხტვისას.

მოულოდნელად გაირკვა, რომ კალის ოქსიდისგან დამზადებული ნანოღერო დატენვისას სიგრძეში ორჯერ იზრდება — ეს უფრო მეტია ვიდრე მისი დიამეტრი. ეს ფაქტი მოგვცემს მოკლე ჩართვებისგან თავის დაღწევის და ელემენტის მუშაობის დროის გაზრდის საშუალებას. ადრე საყოველთაოდ ითვლებოდა, რომ რხევებს პირველ რიგში დიამეტრი განიცდის.

ამ ეფექტის აღმოჩენას ხელი შეუწყო იმაზე დაკვირვებამ რასაც მეცნიერები ეძახიან “მედუზას ფრონტს”, ეს ადგილია, სადაც დიდი სიხშირის გამო ნანომავთული იდრიკება და ქანაობს ფრონტის გავლასთან ერათად.დისლოკაციის ქსელი გამოწვეულია კრსიტალურ მესერში ლითიუმის შეხწევით. ” ეს დაკვირვებები ამტკიცებენ იმას, რომ ნანომავთულებს შეუძლიათ უფრო მეტი წნევის გაძლება, რაც გამოწვეულია ლითიუმირებით, უწყვეტი დენით. სხვა სიტყვებით ნანომავთული წარმოადგენს ელექტროდის როლზე ძალიან კარგ კანდიდატს”, — აღნიშნავს ბატონი ხუანი.

ფართობის ზრდა ლითიუმირების შედეგად, დეფორმაცია და ასევე ელექტრონული მასალების დაქუცმაცება შედის ელემენტალური მექანიკური დეფექტების რიცხვში, რომლებიც ამცირებენ დიდი სიმჭიდროვის მქონე ანოდების მუშაობის დროს და გამომუშავებულ ენერგიას.

გაზომვითი სისტემებიდან ხმაურის მაღალი დონის გამო, ვერ მოხერხდა ელექტრული დენის გათვლა, მაგრამ გამოკვლევების თანაავტორმა ჯონ სალივანმა მისი ძალა შეაფასა პიკოამპერით. ნანომავთული პოტენციალი შეადგენს 3,5 ვატს.

ნანომავთულზე დაკვირვება დამუხტვისა და განმუხტვისას ატომურ მასშტაბებში ჯერ არავის მოუხერხებია, რადგან განათებულ ელექტურლ მიკროსკოპში დიდი ვაკუუმია რაც აფერხებს თხევადი ელექტროლიტის გამოყენებას. ბატონი ხუანის ჯგუფის ერთ-ერთი მიღწევა ის გახდა, რომ მათ შეძლეს იმის დემონსტრირება, რომ იონურ სითხეს შეუძლია ვაკუუმში ფუნქციონირება.

სამუშაოები ჩატარდა კალის ოქსიდისგან დამზადებულ ნანომავთულებზე, მაგრამ ბატონი ხუანი აღნიშნავს, რომ ექსპერიმენტი შეიძლება გავრცელდეს სხვა მასალების სისტემებზე.

კვლევის შედეგები გამოქვეყნებული იქნება ჟურნალ Science-ში.

გამოყენებულია NewsWise-ის მასალები.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.