Изящное изобретение представляет собой самую крошечную химическую батарейку и электромотор в одном лице. Авторы работы полагают, что в будущем такие устройства смогут приводить в действие наномашины.
Химики из университета Пенсильвании (Penn State) изготовили стержни длиной 3,6 микрометра и толщиной порядка 200 нанометров. При этом 3 микрометра в них составляет медь, а оставшиеся 0,6 мкм – платина.
Когда исследователи помещали такой стержень в разбавленный водный раствор окислителя (брома или йода), медь начинала работать как анод и окисляться, в то время как платина выступала в качестве катода.
Получившаяся нанобатарейка использовала свои металлы и внешние реагенты для проведения электрохимических реакций окисления и восстановления, что приводило к возникновению потоков ионов и перемещению самого раствора. Рождавшееся при этом электрическое поле толкало стержень в одну сторону (медным концом вперёд).
Получившийся эффект учёные называют самоэлектрофорезом. Взвешенные в растворе наностержни самостоятельно передвигаются за счёт явления, сходного с обычным электрофорезом, но без приложения внешнего поля.
Время работы батарейки-мотора зависит от концентрации окислителя и длины медного фрагмента, сообщает PhysOrg.com. В своих опытах учёные варьировали эти параметры, получая от 40 секунд до минуты движения стержней. Оно прекращалось, когда вся медь окислялась, превращаясь, к примеру, в иодид меди.
Хотя движение стрежней в растворе на большом масштабе времени хаотично, по идее, им можно научиться управлять, говорят экспериментаторы. Если добавить в такой стержень магнитный материал, можно влиять на его ориентацию в пространстве внешним полем.
(Детали опыта можно посмотреть в статье в Journal of the American Chemical Society.)
Тем не менее, интересно, где авторы собираются использовать такие ракетки, если в среду требуется вводить окислитель?..
Теперь из них, как из поплавков, надо сделать «катамаран»:
— если поплавки поставить как бы последовательно: (+-) и (-+) он начнет вращаться;
— если параллельно (+-) и (+-) — будет перемещаться в сторону с меньшей кислотностью.
Даже самая дурацкий, но реально работающий механизм, может найти свое применение.
На вскидку: во взвесь, находящуюся в растворе, вброшены вертушки на описанном принципе. При изменении параметров раствора, вертушки разгоняют взвесь по раствору.
Конечно не скажу куда это применить, но, авось, даже для желудочно-кишечных трактов современных людей сгодится.