Создана ГЭС шириной 50 микрон

Мельчайшие каналы, создаваемые на субстрате, всегда ассоциировались с «лабораториями на чипе». Однако наноразмерная геометрия может использоваться и иначе - для выработки электричества.

Команда исследователей из Нидерландов продемонстрировала эффективность преобразования энергии с КПД 3,25% при течении солевого раствора через канал 75 нм глубиной, 50 мкм шириной и 4,5 мм длиной.

Как сообщает PhysOrg, в перспективе группа из Технологического Университета Дельфта (Delft University of Technology) рассчитывает добиться эффективности до 10%. Ученые считают, что этот метод может обеспечить микро- и наноробототехнику и другие наножидкостные устройства «встроенными» источниками энергии.

Известный из классической электротехники принцип электрокинетической генерирования электроэнергии основан на разности давлений вдоль наноразмерного канала, по которому протекает водный раствор KCl или LiCl от одного конца к другому. Движение жидкости индуцирует ток, пропускаемый через внешнее сопротивление, что наглядно демонстрирует работу устройства.

Возле стенки канала, на поверхности раздела жидкость-субстрат, зарядовая нейтральность жидкости нарушается, что и делает возможной выработку электрической энергии. А поскольку наноразмерные каналы имеют высокое отношение поверхности к объёму, в них этот эффект особенно силён. Сама идея получения электроэнергии с помощью жидкости, текущей через узкий канал, не нова, но теперь достижения нанотехнологий позволяют создавать и испытывать реальные наноразмерные устройства.

Учёные наносили каналы непосредственно на поверхность плавленого кварца. Как оказалось, плотность поверхностного заряда этого материала практически оптимальна для таких экспериментов.

Как считают ученые, дальнейшее повышение эффективности метода требует поисков материала или покрытия с такой же плотностью поверхностного заряда, но меньшей штерновской проводимостью - за счёт этого эффекта сам материал действует, как параллельно включённый проводник, через который идёт утечка электрической энергии.

Применение наногенератора не заставит себя ждать – это многочисленные импланты и системы «лаборатория-на-чипе».

О своей работе ученые сообщили в текущем выпуске журнала Nano Letters.