Исследователи из Университета штата Вашингтон и Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли добились значительного успеха в сфере нанотехнологий, установив мировой рекорд скорости передвижения ионов в гибридных органических ионно-электронных проводниках. Эта новаторская работа может привести к значительным усовершенствованиям в таких областях, как зарядка батарей, биосенсоры, мягкая робототехника и нейроморфные вычислительные системы.
Ионно-электронные проводники объединяют преимущества ионных сигналов в биологических системах и электронных сигналов в компьютерных устройствах. Однако, взаимодействие ионов и электронов в этих проводниках оставалось не полностью изученным. Под руководством физика Брайана Коллинза группа учёных обнаружила, что движение ионов внутри проводника происходило медленно, что тормозило электрический ток.
«Мы обнаружили, что ионы, обычно перемещающиеся по проводнику, проходили через структуру, напоминающую лабиринт, что замедляло поток электронов», — объяснил Коллинз.
Чтобы решить эту задачу, учёные создали отдельный наноканал для ионов. Для направления ионов в эти каналы они использовали молекулы, которые либо притягивают, либо отталкивают воду, подобно механизмам в живых клетках. Команда Коллинза покрыла каналы гидрофильными молекулами, которые притягивают ионы, растворённые в воде, называемые электролитами.
Благодаря этому ионы передвигались по каналу со скоростью, превышающей в 10 раз скорость их движения в чистой воде, что стало новым мировым рекордом. «Возможность таким образом управлять сигналами открывает множество перспектив. Такое ускорение может значительно улучшить хранение энергии», — подчеркнул Коллинз.
Исследование, описанное в журнале Advanced Materials, может существенно повысить эффективность технологий, которые интегрируют биологические и электрические процессы, таких как нейроморфные вычисления, а также улучшить зарядку и емкость аккумуляторов.
Источник: iXBT
