به گزارش ثریا - از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، این کشف میتواند راه را برای ساخت ابرخازنهای سریعتر و پرظرفیتتر در آینده هموار کند.
پژوهشگران مرکز هلمهولتس برلین (Helmholtz-Zentrum Berlin – HZB) با بررسی دقیق ورقههای منفرد مکسین برای نخستینبار نشان دادهاند که این مواد دوبعدی در فرآیند ذخیره بار، رفتاری پیچیدهتر از تصورات پیشین دارند. کشف دو واکنش اکسایش - کاهش متفاوت بسته به نوع الکترولیت، افقهای تازهای برای توسعه شبهخازنهای پرظرفیت و سریعشارژ گشوده است.
گذار به نظام انرژی پاک و اقلیمخنثی، بدون پیشرفت در فناوریهای ذخیرهسازی انرژی ممکن نخواهد بود. باتریها قادرند مقادیر عظیمی از انرژی را ذخیره کنند، اما زمان شارژ آنها نسبتاً طولانی است. در مقابل، خازنهای دولایه الکتریکی (Electric Double-Layer Capacitors – EDLCs) با سرعتی چشمگیر شارژ میشوند، اما ظرفیت ذخیره انرژی آنها محدود است.
در این میان، «شبهخازنها» بهعنوان گزینهای میانجی مطرح شدهاند؛ سامانههایی که میتوانند ظرفیت بالا را با سرعت شارژ زیاد ترکیب کنند، زیرا فرآیند ذخیره بار در آنها بر پایه تغییرات شیمیایی سطحی و بدون تغییر فاز ماده صورت میگیرد.
با این حال، نبود مواد مناسب تاکنون مانع تحقق کامل این فناوری شده بود. اکنون توجهها بار دیگر به سوی مکسینها (MXenes) جلب شده است؛ خانوادهای از مواد دوبعدی با ساختار لایهای که هستهای رسانا ــ برای نمونه کاربید تیتانیوم ــ و سطحی بسیار واکنشپذیر دارند. فاصله میان لایههای این مواد تنها چند نانومتر است و همین ویژگی امکان ورود یونها را به درون ساختار فراهم میکند.
در حضور الکترولیتهای آبی، پروتونها یا یونهای لیتیوم میتوانند میان لایههای مکسین نفوذ کرده و بهعنوان حامل بار عمل کنند. این یونها از طریق واکنشهای اکسایش–کاهش به اتمهای تیتانیوم در سطح متصل میشوند. افزون بر این، استفاده از الکترولیتهای آبی در مقایسه با نمونههای آلیِ رایج در باتریها، سازگاری بیشتری با محیطزیست دارد.
تا پیش از این، بیشتر مطالعات بر نمونههای حجیم شامل هزاران ورقه رویهمانباشته متمرکز بود. اما تیم HZB به سرپرستی «تریستان پُتی» برای نخستینبار رفتار یک ورقه منفرد مکسین را بهطور مستقیم بررسی کرده است.
پژوهشگران با بهرهگیری از میکروسکوپ پرتو ایکس عبوری روبشی درجا موسوم به «میستیک» (MYSTIIC) در تأسیسات BESSY II، توانستند تغییرات شیمیایی موضعی در ورقههای Ti₃C₂Tx را در حین نفوذ خودبهخودی و الکتروشیمیایی یونها تصویربرداری کنند.
نتایج نشان داد که نوع الکترولیت نقشی تعیینکننده در رفتار شیمیایی ماده دارد. به گفته «نامراتا شارما»، نویسنده نخست مقاله، هنگامی که الکترولیت حاوی پروتون باشد ــ مانند محلول اسیدی اسید سولفوریک ــ پروتونها با جابهجا کردن مولکولهای آب محبوسشده میان لایهها، سطح مکسین را پروتوندار کرده و در نتیجه حالت اکسایش اتمهای تیتانیوم کاهش مییابد. در مقابل، در الکترولیت خنثی حاوی یونهای لیتیوم، برهمکنش یونهای لیتیومِ تا حدی بدون پوسته آب با سطح مکسین موجب افزایش حالت اکسایش تیتانیوم میشود.
این تفاوتهای شیمیایی نهتنها بر وضعیت الکترونی اتمهای تیتانیوم اثر میگذارد، بلکه فاصله میان لایههای ورقهها را نیز تغییر میدهد؛ عاملی که مستقیم بر ظرفیت و پایداری ذخیره بار تأثیرگذار است. کشف این دو واکنش متمایز، برداشت رایج از مکسینها بهعنوان صرفاً خازنهای دولایه در الکترولیتهای آبی خنثی را به چالش میکشد.
پُتی تأکید میکند که مکسینها پیچیدهتر و در عین حال جذابتر از آن هستند که پیشتر تصور میشد. این پیچیدگی، فرصتی علمی برای مهندسی دقیقتر خواص آنها فراهم میآورد. درک سازوکار انتقال بار در مقیاس نانو میتواند مبنایی برای طراحی نسل تازهای از شبهخازنها باشد که هم ظرفیت بالایی دارند و هم با سرعتی بسیار زیاد شارژ میشوند.
انتشار این پژوهش در نشریه «انرژی و علوم محیطزیست» (Energy & Environmental Science) نشاندهنده اهمیت آن در مسیر توسعه سامانههای ذخیره انرژی پایدار است. یافتههای تازه، نهتنها شناخت بنیادی از رفتار مکسینها را تعمیق میکند، بلکه چشماندازی روشن برای بهینهسازی ادوات ذخیرهسازی شبهخازنی ارائه میدهد؛ ادواتی که میتوانند نقشی کلیدی در شبکههای انرژی تجدیدپذیر و فناوریهای پاک آینده ایفا کنند.
منبع : فناوری نانو
سه تصمیم راهبردی دولت برای تقویت نقشآفرینی دانشگاهها در حکمرانی کشور
تاسیسات آبی هفت ایالت آمریکا تحت حملات هک
صدرنشینی دانشگاه علوم پزشکی تهران در رتبهبندی سایمگو ۲۰۲۶
وقتی لذت سلفی غمِ سوگ را میبلعد؛ ۲ حکم قضایی به نفع سینماگران ایرانی
طلب خونخواهی قائد شهید امت روی دیوارنگاره میدان ولیعصر (عج)
«مرد عنکبوتی» با رکوردشکنی از راه رسید؛ درخشش «روز کاملاً جدید»
نگاهی به الهیات و اخلاق جنگ و صلح از منظر اسلام و مسیحیت در همایشی بین المللی
ورود بیش از سه میلیون زائر خارجی به عراق از اول محرم
موشک اسپیس ایکس با ماه تصادف میکند
انتخاب واحد دانشگاه آزاد اسلامی از تاریخ ۲۴ مرداد آغاز میشود
کاهش ۵۰ درصدی خوردگی تجهیزات نیروگاهی با فناوری نانوحباب
توسعه دیپلماسی فناوری ایران و اتیوپی با محوریت صادرات دانشبنیان
مهلت ثبتنام آزمونهای علوم پزشکی تا ۲۰ شهریور تمدید شد
کلید اولیه آزمون ارتقای دستیاری منتشر شد/ مشارکت ۹۶ درصدی دستیاران
عدم امکان ثبت درخواست صدور دانشنامه در تعطیلات تابستانی پیام نور
سهروردی به صراحت خود را احیاکننده «حکمت خسروانی ایرانی» قلمداد می کرد
بیعت زنان با زینب کبری؛ آغازِ احیای تمدنِ مهدوی به دستِ زن
تأکید اوقاف بر تسهیل فرآیندها برای توسعه پروژههای مذهبی و درمانی
شب شهدای میناب در اربعین/ پدر دو شهید: من از کربلا به کربلا آمدم
رئیس دانشگاه الزهرا کربلا: نهضت حسینی مرزهای طایفهای را شکست داد
چسب زیستی الهامگرفته از صدف حسگرهای پوشیدنی را مقاومتر کرد
نگاهی به سه قسمت ابتدایی یک سریال؛ وقتی همه کوریم!
اربعین ۱۴۰۵ با دو شعار مشترک امت اسلامی برگزار میشود
گوگلپلی ابزارهای تأیید سن را برای توسعهدهندگان گسترش میدهد
اسپیس ایکس ماهواره جاسوسی به مدار زمین برد
اربعین زیر پوشش ارتباطی/ از رومینگ تا اینترنت رایگان در مسیر زائران
محدودیت آموزش مجازی برای دانشجویان خارجی رفع میشود
ایران عضو سازمان جهانی همکاری هوش مصنوعی شد
تصویری از کلاهک خیبرشکن و فتاح سوار بر بوستر حاج قاسم
درخواست برای تفکیک زمان پذیرش رشتههای بدون آزمون
زائران با سامانه هوشمند «هم موکب» دغدغه اسکان ندارند
راهاندازی «بازوی طریق» سامانه هوشمند خدمات به زائران اربعین
مطالبه بزرگ امت اسلام در اربعین امسال خونخواهی قائد شهید است
مفاهیم نهجالبلاغه را در پیادهروی اربعین ترویج کنیم
چه افرادی بدون آنکه به کربلا بروند زائر اباعبدالله هستند؟
مایک لی بازنشسته میشود؛ بیماری نمیگذارد فیلم بسازم
خنیاگران خیام با «مهرگان» آمدند؛ شنیدن ظرافتهای موسیقی خراسان
«خورشید اربعین» در رادیو ورزش؛ همراهی با زائران در حماسه استقامت
آییننامه جامع حمایت از دانشجویان توانخواه نهایی شد
سهم دانشجو از نرخ غذای دانشجویی مشخص شد
پیش ثبتنام ۸۱۰ هزار دانشآموز پایه هفتم
آموزش و پرورش با ۱۰۰ موکب، آماده خدمترسانی به زائران اربعین است
روایت زائرانی که اربعین را از شرق ایران آغاز میکنند در کتاب «شاه است حسین»
پرچمهایی در پیاده روی اربعین که هنوز خون را به یاد دارند
تصویر کمتر دیده شده از آیتالله سیدمجتبی خامنهای در نماز جمعه نصر
چالشهای عکاسی طبیعت چیست؟ سید صابر امامی پاسخ میدهد
جزئیات شرکت در آزمون های دانشنامه و گواهینامه فوق تخصصی پزشکی تعیین شد
اصغر خلیلی مدیریت مجموعه تئاتر شهر را بر عهده گرفت
آلبوم جدید خواننده پاپ در راه است
اودیسه نولان در ایکس لو رفت؛ ایلان ماسک در برابر نولان
جزئیات آزمونهای دانشنامه و گواهینامه تخصصی پزشکی را اینجا بخوانید
اجرای نزدیک به ۱۵ پروژه ملی در وزارت علوم پس از جنگ
۱۳۰ هزار فعالیت انجمنهای علمی دانشجویی در کشور ثبت شدند
دانشجویان دانشگاه صنعتی امیرکبیر مسیر شغلی خود را طراحی میکنند
مدیر ارشد اوپن ای آی به این شبکه اجتماعی معتاد شده بود
متا تحقیق درباره خطرات اینستاگرام برای نوجوانان را نادیده گرفت
پرتاب ۵ هزار ماهواره آمازون برای بهبود کیفیت اینترنت در جهان
تسهیلات ویژه دانشگاه آزاد برای اربعین امسال/ استقرار مواکب در ۵ مرز کشور
ثبت نام جذب دانشآموختگان دکتری در دانشگاهها آغاز شد؛ ۲ شرط اصلی برای ورود
مشاور شورای آموزش پزشکی: ۲ متخلف آزمون دستیاری به مقامات قضایی تحویل داده شدند
«مردم نمایی» روایتی دیگر از ماجرای نیما تکیدو
حاج حسین ملک داراییهای فناپذیر را به میراثی تمدنی تبدیل کرد
پناهیان: بزرگترین تشییعهای تاریخ مربوط به امامین انقلاب است
جستجوی حقیقت در مهآلودگی ابطالپذیری پوپر/سطحینگری در علوم انسانی
جزئیات برگزاری مصاحبه مجازی متأخرین دکتری ۱۴۰۵ دانشگاه آزاد اعلام شد
قیمت سامسونگ گلکسی و زد فولد گران می شود
خبر مصوبه شورای عالی فضای مجازی برای برخورد با بلاگرها تکذیب شد
رشد استقبال از آزمون دستیاری در سالهای اخیر
تصویری از تابوت استاد مرحوم اکبر عبدی
پارادوکس در وقف، سودجویی ناشر و موزّع
فانتزی که به شاهنامه تکیه زده است/ احیای حماسه در ادبیات فانتزی ایران
رمان دینی باید افراد معاند و خاکستری را هم پای کتاب بنشاند
بعد از انفجار پیجرها، زندگی چگونه ادامه پیدا کرد؟
حافظه مکتوب ایران چگونه زنده میماند؟
بزرگداشت شیخ صفیالدین اردبیلی در فضای مجازی
صفحه رسمی سفارت آلمان در تهران شایعات تخلیه کارکنان این نمایندگی دیپلماتیک را تکذیب کرد
تصویری از برخاستن ستون دود در اربیل عراق
رهبر شهید بیش از حوزویان با نخبگان دانشگاهی دیدار داشتند
ترامپ انتقام جریمه گوگل را از اروپا می گیرد
خونخواهی رهبر شهید ادامه یک مطالبه تاریخی است؛ انتقام با بیشترین ضربه
ثبت نام جذب دانشآموختگان دکتری در دانشگاهها آغاز شد؛ ۲ شرط اصلی برای ورود
آییننامه جامع حمایت از دانشجویان توانخواه نهایی شد
مشاور شورای آموزش پزشکی: ۲ متخلف آزمون دستیاری به مقامات قضایی تحویل داده شدند
اودیسه نولان در ایکس لو رفت؛ ایلان ماسک در برابر نولان
اصغر خلیلی مدیریت مجموعه تئاتر شهر را بر عهده گرفت
تسهیلات ویژه دانشگاه آزاد برای اربعین امسال/ استقرار مواکب در ۵ مرز کشور
روایت زائرانی که اربعین را از شرق ایران آغاز میکنند در کتاب «شاه است حسین»
پیش ثبتنام ۸۱۰ هزار دانشآموز پایه هفتم
تصویر کمتر دیده شده از آیتالله سیدمجتبی خامنهای در نماز جمعه نصر
آموزش و پرورش با ۱۰۰ موکب، آماده خدمترسانی به زائران اربعین است
درخواست برای تفکیک زمان پذیرش رشتههای بدون آزمون
چالشهای عکاسی طبیعت چیست؟ سید صابر امامی پاسخ میدهد
۱۳۰ هزار فعالیت انجمنهای علمی دانشجویی در کشور ثبت شدند
اجرای نزدیک به ۱۵ پروژه ملی در وزارت علوم پس از جنگ
متا تحقیق درباره خطرات اینستاگرام برای نوجوانان را نادیده گرفت
مدیر ارشد اوپن ای آی به این شبکه اجتماعی معتاد شده بود
تصویری از کلاهک خیبرشکن و فتاح سوار بر بوستر حاج قاسم
پرتاب ۵ هزار ماهواره آمازون برای بهبود کیفیت اینترنت در جهان
پرچمهایی در پیاده روی اربعین که هنوز خون را به یاد دارند
جزئیات آزمونهای دانشنامه و گواهینامه تخصصی پزشکی را اینجا بخوانید
جزئیات شرکت در آزمون های دانشنامه و گواهینامه فوق تخصصی پزشکی تعیین شد
دانشجویان دانشگاه صنعتی امیرکبیر مسیر شغلی خود را طراحی میکنند
آلبوم جدید خواننده پاپ در راه است
سهم دانشجو از نرخ غذای دانشجویی مشخص شد
مطالبه بزرگ امت اسلام در اربعین امسال خونخواهی قائد شهید است
چه افرادی بدون آنکه به کربلا بروند زائر اباعبدالله هستند؟
زائران با سامانه هوشمند «هم موکب» دغدغه اسکان ندارند
پناهیان: بزرگترین تشییعهای تاریخ مربوط به امامین انقلاب است
«خورشید اربعین» در رادیو ورزش؛ همراهی با زائران در حماسه استقامت
مایک لی بازنشسته میشود؛ بیماری نمیگذارد فیلم بسازم
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.