Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Strona główna Nowe technologie

Szczotki nanodrutów – elektrody przyszłości

Naukowcy z Zespołu Elektrochemii Uniwersytetu Jagiellońskiego od kilku lat z powodzeniem pracują nad przygotowaniem szybkich i niedrogich metod otrzymywania nowego typu elektrod, opartych na strukturach metalicznych lub polimerowych nanodrutów.

Na 1 cm2 powierzchni takiej elektrody znajduje się ponad 10 miliardów pojedynczych drucików o średnicach od kilkunastu do kilkuset nanometrów (1 nanometr to miliardowa część metra).


Jak otrzymać nanoszczotkę?


Wbrew pozorom otrzymanie tego rodzaju materiałów wcale nie jest skomplikowane. Pierwszy etap stanowi poddanie niewielkiego kawałka folii aluminiowej kontrolowanej elektrolizie, tzw. anodyzacji. W wyniku tego procesu na powierzchni metalu powstaje warstwa tlenku (Al2O3), w strukturze którego występują regularnie rozmieszczone kanaliki o rozmiarach od kilkudziesięciu do kilkuset nanometrów. Rozmiary kanałów oraz odległości między nimi, a także grubość otrzymanej warstwy tlenkowej można bardzo precyzyjnie kontrolować, odpowiednio dobierając parametry procesu elektrolizy. W ten sposób uzyskujemy swego rodzaju nanoporowate membrany, które w dalszym etapie służą jako szablon do otrzymywania struktur nanodrutów.

Kolejnym zadaniem jest wypełnienie kanalików odpowiednim materiałem – zwykle metalem lub polimerem. W końcowym etapie niepotrzebną już warstwę tlenku aluminium usuwa się, uzyskując w ten sposób regularnie uporządkowaną strukturę nanodrutów, która nieco przypomina szczotkę.

W ostatnich latach w Zespole Elektrochemii (Wydział Chemii UJ) skutecznie otrzymano wiele elektrod tego typu, zarówno metalicznych (np. srebrne, złote, miedziane, cynowe, antymonowe), jak i opartych na nanodrutach z polimerów przewodzących (np. polipirolu). Obecne badania koncentrują się na praktycznych zastosowaniach nanostrukturalnych elektrod. Okazuje się, że są one bardzo różnorodne.

Elektroliza – procesy zachodzące pod wpływem prądu przepływającego przez układ składający się z elektrod zanurzonych w roztworze przewodzącym prąd elektryczny. Jej rodzajem jest elektrokataliza, która polega na przyspieszeniu wspomnianych procesów przez silne oddziaływanie biorących udział w reakcji substancji z powierzchnią.

Badania krwi, oczyszczanie wody i nowe akumulatory


Elektrody na bazie nanodrutów srebrnych są z powodzeniem wykorzystywane jako elektrochemiczne czujniki (sensory) służące do oznaczania poziomu nadtlenku wodoru (H2O2). Dokładne oznaczenie nawet niewielkich ilości tej substancji jest niezwykle ważnym zagadnieniem z medycznego punktu widzenia, gdyż podwyższony poziom nadtlenku wodoru we krwi obserwuje się w przebiegu niektórych chorób, np. w chorobie Parkinsona. Niestety krew ludzka jest układem złożonym, bo składającym się z wielu związków chemicznych, które potencjalnie mogą przeszkadzać w oznaczaniu badanej substancji. Okazało się jednak, że wykorzystanie elektrody w formie szczotki nanodrutów srebrnych umożliwia dokładne określenie poziomu nadtlenku wodoru bez względu na obecność w badanej próbce witaminy C, kwasu moczowego czy glukozy. W ostatnim czasie podjęto również badania nad wykorzystaniem nanostrukturalnych elektrod złotych jako sensora adrenaliny, bardzo ważnego hormonu, którego działanie – objawiające się m.in. przyspieszeniem bicia serca – na własnej skórze odczuwa każdy, kto znajdzie się w sytuacji stresowej.


Największą zaletą elektrod opartych na szczotkach nanodrutów jest ich znacznie większa niż w przypadku „zwykłych", nienanostrukturalnych elektrod powierzchnia, która bezpośrednio styka się z elektrolitem. Dogodność tę wykorzystuje się m.in. w elektrokatalizie. Dla przykładu, elektrody srebrne badane są pod kątem ich wykorzystania w celu usunięcia szkodliwych związków chemicznych z wody. Związki te, tzw. chlorowcopochodne węglowodorów, dostają się do wód gruntowych w wyniku stosowania środków owadobójczych, a ich wyeliminowanie wcale nie jest łatwe. Zastosowanie elektrody w postaci szczotki nanodrutów znacznie zwiększa szybkość usuwania tych szkodliwych związków.

Kolejny obszar zastosowań szczotek nanodrutów (głównie cynowych i antymonowych) obejmuje akumulatory litowo-jonowe, które powszechnie stosuje się do zasilania większości urządzeń elektronicznych: telefonów komórkowych, aparatów fotograficznych, rozruszników serca. Okazuje się, że elektrody tego typu oferują znacznie większą pojemność niż powszechnie używane elektrody grafitowe. Szacuje się, że zastosowanie materiału w postaci nanodrutów pozwoli wydłużyć czas pracy urządzenia zasilanego taką baterią co najmniej kilkukrotnie. Niestety, zanim będą mogły zostać wprowadzone do masowej produkcji, musi zostać rozwiązanych wiele praktycznych problemów, powiązanych z szybkim zużywaniem się materiału elektrody, a w konsekwencji obniżeniem pojemności akumulatora. Prace nad opracowaniem najbardziej optymalnej konstrukcji nadal trwają.

Bardzo interesujące są również elektrody zbudowane z nanodrutów polipirolowych. Polipirol to długołańcuchowy związek organiczny (polimer) mający – po odpowiedniej modyfikacji – zdolność przewodzenia prądu elektrycznego podobną metalom. W Zespole Elektrochemii uzyskano elektrodę opartą na zmodyfikowanych solami organicznymi nanodrutach polipirolowych o średnicy około 80 nm i z powodzeniem wykorzystaną jako czujnik służący do pomiaru pH.

Przedstawione przykłady to tylko część zagadnień, nad którymi pracuje obecnie Zespół Elektrochemii. Pomysłów na kolejne badania, w tym i te obejmujące praktyczne zastosowania elektrod w formie szczotek nanodrutów, nie brakuje.


Projektor Jagielloński 2, "Szczotki nanodrutów – elektrody przyszłości", www.projektor.uj.edu.pl


Tagi: szczotka, nanodrut, elektroda
Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Informacje dnia: Ograniczenie soli w diecie może być groźne Nie mam jeszcze wniosków na temat pochodzenia Covid-19 Najdokładniejsze systemy satelitarnego transferu czasu Ponad połowa chorych z SARS-CoV2 cierpi na długi covid Zintegrować informacje o logistyce Wystawa "Nie to niebo" Ograniczenie soli w diecie może być groźne Nie mam jeszcze wniosków na temat pochodzenia Covid-19 Najdokładniejsze systemy satelitarnego transferu czasu Ponad połowa chorych z SARS-CoV2 cierpi na długi covid Zintegrować informacje o logistyce Wystawa "Nie to niebo" Ograniczenie soli w diecie może być groźne Nie mam jeszcze wniosków na temat pochodzenia Covid-19 Najdokładniejsze systemy satelitarnego transferu czasu Ponad połowa chorych z SARS-CoV2 cierpi na długi covid Zintegrować informacje o logistyce Wystawa "Nie to niebo"

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Job24 Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA Mlodym Okiem Polski Instytut Rozwoju Biznesu Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Bioszkolenia Geodezja Instytut Lotnictwa EuroLab

Szanowny Czytelniku!

 
25 maja 2018 roku zacznie obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Potrzebujemy Twojej zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przechowywanych w plikach cookies. Poniżej znajdziesz pełny zakres informacji na ten temat.
 
Zgadzam się na przechowywanie na urządzeniu, z którego korzystam tzw. plików cookies oraz na przetwarzanie moich danych osobowych pozostawianych w czasie korzystania przeze mnie ze strony internetowej Laboratoria.net w celach marketingowych, w tym na profilowanie i w celach analitycznych.

Kto będzie administratorem Twoich danych?

Administratorami Twoich danych będziemy my: Portal Laboratoria.net z siedzibą w Krakowie (Grupa INTS ul. Czerwone Maki 55/25 30-392 Kraków).

O jakich danych mówimy?

Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług w tym zapisywanych w plikach cookies.

Dlaczego chcemy przetwarzać Twoje dane?

Przetwarzamy te dane w celach opisanych w polityce prywatności, między innymi aby:

Komu możemy przekazać dane?

Zgodnie z obowiązującym prawem Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie, np. agencjom marketingowym, podwykonawcom naszych usług oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa np. sądom lub organom ścigania – oczywiście tylko gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.

Jakie masz prawa w stosunku do Twoich danych?

Masz między innymi prawo do żądania dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw.

Jakie są podstawy prawne przetwarzania Twoich danych?

Każde przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na właściwej, zgodnej z obowiązującymi przepisami, podstawie prawnej. Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług, w tym dopasowywania ich do Twoich zainteresowań, analizowania ich i udoskonalania oraz zapewniania ich bezpieczeństwa jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy lub podobne dokumenty dostępne w usługach, z których korzystasz). Taką podstawą prawną dla pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych podmiotów trzecich będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.

Dlatego też proszę zaznacz przycisk "zgadzam się" jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych zbieranych w ramach korzystania przez ze mnie z portalu *Laboratoria.net, udostępnianych zarówno w wersji "desktop", jak i "mobile", w tym także zbieranych w tzw. plikach cookies. Wyrażenie zgody jest dobrowolne i możesz ją w dowolnym momencie wycofać.
 
Więcej w naszej POLITYCE PRYWATNOŚCI
 

Newsletter

Zawsze aktualne informacje