گروهی از محققان آمریکایی ابزاری برای ذخیره انرژی ساخته‌اند که تمام قطعات مورد نیاز آن روی یک نانوسیم منفرد جمع شده است. این ابزار ذخیره انرژی نانوسیمی می‌تواند موجب ایجاد درک بهتری از الکتروشیمی در مقیاس نانو گردیده و با بهینه‌سازی، به‌عنوان ابزار نانوالکترونیکی ذخیره انرژی مورد استفاده قرار بگیرد.
ذخیره انرژی روی آرایه نانوسیمی
گروهی از مهندسان دانشگاه رایس در هوستون تگزاس ابزاری برای ذخیره انرژی ساخته‌اند که تمام قطعات مورد نیاز آن روی یک نانوسیم منفرد جمع شده است. این ابزار ذخیره انرژی نانوسیمی می‌تواند موجب ایجاد درک بهتری از الکتروشیمی در مقیاس نانو گردیده و با بهینه‌سازی، به‌عنوان ابزار نانوالکترونیکی ذخیره انرژی مورد استفاده قرار بگیرد.
پولیکل آجایان یکی از محققان این کار می‌گوید: «در این کار برای اولین بار هر سه جزء مورد نیاز برای یک ابزار ذخیره انرژی (آند، الکترولیت، کاتد) روی یک نانوسیم منفرد ساخته شده است. این نهایت کوچک‌سازی ابزارها است که از فناوری نانو انتظار می‌رود و پیشرفتی در زمینه تولید واحدهای ساختمانی پیچیده و عملکردی نانوسیمی برای کاربردهای نانوفناورانه در آینده محسوب می‌شود».
این پژوهشگران ابتدا یک سامانه الکتروشیمیایی هیبریدی فیلم نازک متشکل از آند نیکل-قلع و کاتد پلی‌آنیلینی ساختند که عملکرد الکتروشیمیایی بسیار خوبی از خود نشان می‌داد. در این سامانه به‌عنوان یک ابزار الکتروشیمیایی هیبریدی (HED) مزایای باتری‌ها (انرژی بالا) و ابرخازن‌ها (توان بالا) با یکدیگر ترکیب شده است.
این محققان برای ساخت سامانه مشابه روی یک آرایه نانوسیمی، از بسترهای نانوسیمی با قطر حفرات حدود ۲۰۰ نانومتر بهره بردند. آنها پس از روکش‌دهی این حفرات با یک لایه نازک مسی، حفرات را تا نیمه با آلیاژ نیکل-قلع پر کردند تا آند را ایجاد نمایند. سپس حفرات را به‌روش شیمیایی عریض‌تر کردند تا نیکل-قلع را با یک لایه نازک از الکترولیت پلی اتیلن اکسیدی (PEO) که نقش جداکننده را ایفا می‌کند، روکش‌دهی نمایند. در نهایت کاتد پلی‌آنیلینی با استفاده از فرایند نفوذ به این ساختار اضافه شد. طول کل ساختار نهایی چند میکرومتر و مساحت آن حدود نیم سانتی‌متر مربع بود.
محققان چندین عدد از این ابزارها را تولید کرده و آنها را در یک آرایه موازی مرتب کردند تا مورد بررسی قرار بگیرند. آنها با شارژ و تخلیه مجدد نشان دادند که این ابزارها از ویژگی خوبی برای ذخیره انرژی برخوردار هستند و می‌توانند برای تأمین انرژی ابزارهای نانوالکترونیکی مورد استفاده قرار بگیرند.
مزیت دیگر این ابزارهای نانوسیمی این است که در کاتد یا آند آنها از لیتیوم استفاده نشده است. با وجودی که لیتیوم در بسیاری از باتری‌ها به‌کار می‌رود، اما حضور آن باعث محدود شدن ذخیره انرژی گردیده و همچنین هزینه آن به‌خاطر سنتز در دمای بالا بسیار گران است.
جزئیات این کار در مجله Nano Letters منتشر شده است.
