Супермагистрала за йоните: нова технология десеторно ускорява зареждането на батериите

Вдъхновението от природата проправи пътя на нови технологии.

Учените са разработили технология, която дава възможност на йоните – заредените атоми – да се движат десет пъти по-бързо, отколкото във водата. Откритието, наречено „йонна супермагистрала“, може да бъде в основата на нови технологични решения, включително по-бързо зареждане на батериите, подобрени биосензори и мека роботика.

Постижението е станало възможно благодарение на прецизно молекулярно инженерство. Изследователите са използвали специални молекули, които концентрират йоните по наноканали в проводящия материал. Тези канали позволяват на йоните да се движат без пречки, което значително ускорява техния поток. Механизмът е взаимстван от естествените процеси, по-конкретно от начина, по който клетките регулират потока от йони през своите мембрани.

За създаването на наноканалите са използвани молекули с хидрофилни и хидрофобни свойства. Хидрофилните молекули ускоряват потока на йоните до рекордни скорости, докато хидрофобните напълно блокират техния достъп. Освен това химичните реакции дават възможност на молекулите да се превключват между хидрофилни и хидрофобни състояния, което открива пътя за контролиране на движението на йоните.

Тази технология вече е намерила приложение при създаването на сензори. Те реагират на химичните промени, като например замърсяване или биологични реакции, като откриват прекъсвания в потока от йони. Това може да се използва за наблюдение на околната среда, за изследване на човешката нервна система и други приложения.

Следващият етап от работата ще бъде задълбочено проучване на механизмите, контролиращи движението на йоните, и интегриране на тази технология в различни области и най-вече при електромобилите. Изследването е публикувано в списанието Advanced Materials.