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
فرصت مجدد ثبت نام در پذیرش بدون آزمون کاردانی مهارتی ۱۴۰۵ فراهم شد
محتوای دروس معارف دانشگاهی براساس تحولات روز و جنگهای اخیر بازنگری میشود
نگرشی نو به حفظ قرآن در مدارس، محور چهارمین همایش ایدهپردازان قرآنی
وطندوستی در نگاه اسلام فضیلت است یا تعصب؟
تصویری از رهبر شهید در مراسم ۳۱۳ هزار نفری جانفدایان
حضور نمادین کاروان مراسم عروسی سیریک در رزمایش جانفدا
حضور مقتدرانه بانوان کلاهکج در رزمایش جانفدا
حضور خاخام اعظم جامعه یهودیان ایران در مراسم جان فدا
فراخوان ارسال مقالات به همایش اربعین در مکتب امام شهید
خبرنگار آمریکایی: گازوییل در فلوریدا و تگزاس تمام شده است+عکس
براساس قواعد فقهی تنظیم گری فضای مجازی ضروری است
نرخ اجارهبهای خوابگاههای دانشجویی در سال جدید اعلام شد+عکس
جانفدایان مسلح به شمشیر و کاتانا
مدادهایی که بعد از تمام شدن، سبز میشوند
ادبیات پایداری روایتی مویرگی از زندگی است
از علیرضا طبایی «باید به آفتاب بگویم»
چه کسی گفته است قهرمانها فقط در خط مقدم ساخته میشوند؟
نوجوان را دستِ کدام کتاب بسپاریم؟
غذا چگونه جایگاه اجتماعی و منزلت افراد را شکل میدهد؟
روایت رادیو تهران از دفاع مقدس؛ از مادران جنگ تا بدرقه فرزندان شهدا
حمایت از فلسطین باعث حذف رپر مشهور شد
فیلم ۱۰۰ جشنواره ایدههاست، روایت فیلمسازان جوان از جنگ در بستر زندگی
معرفی بهترین برنامههای تلویزیونی ۲۰۲۶؛ «خلیج بیوه» ۱۴ جایزه امی برد
سیامک صفری: ظرفیت بازگشت به سریالهای نوستالژیک اضافه میشود
سامانه «سادان» برای ارزشگذاری داراییهای نامشهود راهاندازی میشود
آزمون عملی علوم ورزشی در ۲۶ حوزه کشور کلید خورد
بیش از ۱۰۰ میلیارد دقیقه مکالمه و ۸۶ میلیارد پیامک تنها در ۳ ماه
شناسایی خشکیدگی درختان جنگلی با هوش مصنوعی
روند پرداخت یارانههای تغذیه دانشجویان بدون تغییر ماند
بیل گیتس: همه دولت های جهان عقب تر از هوش مصنوعی هستند
نتایج نهایی ۵ آزمون گروه علوم پزشکی منتشر شد
دانشگاه صنعتی امیرکبیر بهدنبال جذب دانشآموزان مستعد کشورهای همسایه
شبکه شعب خودرو۴۵ به ۷۸ شعبه رسید
هلیا امامی: دوست داشتم از کلیشه دختر مثبت فاصله بگیرم
لباس مدرسه فقط فرم نیست، کودک باید آن را دوست داشته باشد
به مناسبت روز سینما: روزی که دوربین شهید آوینی روایتگر جنگ شد
کتاب عروس بی نشان ها: قرار بود یک عمر کنار هم باشند، اما جنگ مهلتشان نداد
حق کودک بر حریم خصوصی؛ چالشی برای فرهنگ دیجیتال ایران
نشر در لهستان؛ انتشار بیش از ۳۱هزار عنوان کتاب در سال ۲۰۲۵
نشان درجه یک هنری به این کارگردان اهدا شد: علیرضا داوودنژاد بدترین فیلمش هم «سینما» است
افزایش پذیرش دانشجو معلم تا سه برابر ظرفیت
۹۵ درصد مدارس کشور آماده بازگشایی هستند
ارزیابی سالانه یک میلیون و ۲۰۰ هزار نوآموز در برنامه سنجش
مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵ تمدید شد
تمدید مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی ویژه مهارتی سال ۱۴۰۵
پایان نخستین دوره پسادکتری علوم ورزشی امیرکبیر با محوریت هوش مصنوعی
بزرگترین رقابت دانشآموزی در حوزه کوانتوم و لیزر برگزار شد
شرکت انگلیسی دادههای مشتریانش را به هکرها داد
مهلت انتخاب رشته آزمون دستیاری پزشکی مجدد تمدید شد
حمله ایران معماری هوش مصنوعی امارات را تغییر داد؛ فرار دادهها به کوه
چالشهای مصوبه اخیر «ستاد ویژه ساماندهی فضای مجازی» از منظر حقوقی
مدیران ارشد هوش مصنوعی خواستار کندتر شدن پیشرفت آن شدند
قالیباف قانون ملی توسعه هوش مصنوعی را ابلاغ کرد
سهمیه ویژه کنکور برای آسیبدیدگان جنگ نیازمند بازنگری است
پارادوکس رفاه و رضایت؛ چرا مدرنیته ما را شادتر نکرد؟
پیوند عرفان کلاسیک با زیست انسان معاصر در شرح فتوحات مکیه باب ۵۶۰
عالمی که علم و مبارزه را به سنگر امامت جمعه پیوند زد
نظریات و رویکردهای اسلامی در خصوص مددکاری اجتماعی
نسل امروز بی ارادهتر از نسل قبل است؟
از تربت ۱۷ کیلویی تا یک میلیون سند تاریخی، جلوهای از حرم بانوی کرامت
حجتالاسلام قمی: مردم نمیگذارند قیمت پایان جنگ، فروختن عزت ایران باشد
جزئیات برگزاری بیستمین آزمون سراسری قرآن و عترت
خیابان و زندگی؛ واکاوی نقش زنان در پایداری اجتماعات شبانه
«دهکده سلامت» یادگار یک خیر بزرگ برای بیماران صعب العلاج
چرا عرفانهای نوپدید برای جوان امروز جذاباند؟
نگاهی به سریال «دیوار دفاعی»؛ ملی شدن صنعت نفت با چاشنی فوتبال
شعری از نظامی گنجوی موضوع یک انیمیشن کوتاه شد
دیوارنگاره میدان ولیعصر (عج) موقتا تغییر نمیکند؛ آغاز ایمنسازی
«اسکورت» بر صدر فروش روزانه نشست؛ استقبال از آزادی زنان زندانی
حسین علیزاده مهمان «همکلام» میشود
بازی «بومبوم» با حضور خانواده شهید طهرانیمقدم رونمایی شد
«ململ» مهمان نمایشگاه ایران نوشت شد
محرابی که منافقین را به وحشت انداخت؛ چرا مدنی باید ترور میشد؟
اپل به جمع تولید کنندگان موبایل تاشو پیوست
رئیس دانشگاه تهران: برای مقابله با تحریمهای علمی برنامهریزی میکنیم
روحانیِ پیونددهنده دین و آزادی
توصیه پذیرفته شدگان تیزهوشان، کدام آموزشگاه است؟!
برگزیدگان بیستمین جشنواره ملی شیخ بهایی معرفی و تقدیر شدند
اعلام وجه التزام اسناد وثیقه پذیرفتهشدگان تخصصی و فوقتخصصی پزشکی
علت توقف طرح جدید تغذیه دانشجویی چه بود؟
سهمیه ویژه کنکور برای آسیبدیدگان جنگ نیازمند بازنگری است
مهلت انتخاب رشته آزمون دستیاری پزشکی مجدد تمدید شد
تمدید مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی ویژه مهارتی سال ۱۴۰۵
نتایج نهایی ۵ آزمون گروه علوم پزشکی منتشر شد
مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵ تمدید شد
افزایش پذیرش دانشجو معلم تا سه برابر ظرفیت
پایان نخستین دوره پسادکتری علوم ورزشی امیرکبیر با محوریت هوش مصنوعی
دانشگاه صنعتی امیرکبیر بهدنبال جذب دانشآموزان مستعد کشورهای همسایه
نشان درجه یک هنری به این کارگردان اهدا شد: علیرضا داوودنژاد بدترین فیلمش هم «سینما» است
بزرگترین رقابت دانشآموزی در حوزه کوانتوم و لیزر برگزار شد
مدیران ارشد هوش مصنوعی خواستار کندتر شدن پیشرفت آن شدند
چالشهای مصوبه اخیر «ستاد ویژه ساماندهی فضای مجازی» از منظر حقوقی
شرکت انگلیسی دادههای مشتریانش را به هکرها داد
هلیا امامی: دوست داشتم از کلیشه دختر مثبت فاصله بگیرم
قالیباف قانون ملی توسعه هوش مصنوعی را ابلاغ کرد
به مناسبت روز سینما: روزی که دوربین شهید آوینی روایتگر جنگ شد
نشر در لهستان؛ انتشار بیش از ۳۱هزار عنوان کتاب در سال ۲۰۲۵
از تربت ۱۷ کیلویی تا یک میلیون سند تاریخی، جلوهای از حرم بانوی کرامت
شبکه شعب خودرو۴۵ به ۷۸ شعبه رسید
حمله ایران معماری هوش مصنوعی امارات را تغییر داد؛ فرار دادهها به کوه
حق کودک بر حریم خصوصی؛ چالشی برای فرهنگ دیجیتال ایران
«دهکده سلامت» یادگار یک خیر بزرگ برای بیماران صعب العلاج
نگاهی به سریال «دیوار دفاعی»؛ ملی شدن صنعت نفت با چاشنی فوتبال
ارزیابی سالانه یک میلیون و ۲۰۰ هزار نوآموز در برنامه سنجش
نسل امروز بی ارادهتر از نسل قبل است؟
شعری از نظامی گنجوی موضوع یک انیمیشن کوتاه شد
۹۵ درصد مدارس کشور آماده بازگشایی هستند
شناسایی خشکیدگی درختان جنگلی با هوش مصنوعی
پیوند عرفان کلاسیک با زیست انسان معاصر در شرح فتوحات مکیه باب ۵۶۰
نظریات و رویکردهای اسلامی در خصوص مددکاری اجتماعی
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.