Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1. Вот что схематически может происходить с кремнием при работе химического источника тока.
Рис. 2. Структура до осаждения кремния.
Рис. 2. Структура после осаждения кремния.
Рис. 3. Изображение «нанопроволоки», полученное с помощью просвечивающей микроскопии.

Вирусная батарейка

Ключевые слова:  вирус, химические источники тока

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

06 декабря 2010

В последнее время проблема хранения энергии всё чаще заставляет обращаться к новым подходам для создания необходимых материалов. Так, производство литий-ионных аккумуляторов нуждается в материалах с большой ёмкостью на единицу массы для создания компактных батарей длительного срока работы. К таким материалам относится кремний, теоретически рассчитанная ёмкость которого для Li3.75Si составляет более 3500 мА·ч/г. Серьёзным препятствием для использования кремния является его огромное объёмное расширение после цикла зарядки-разрядки – до 300-400% от начального объёма. Плёнки из кремния и сферические частицы, способы получения которых уже хорошо изучены, здесь попросту не годятся – они попросту разрушатся после двух-трёх циклов зарядки-перезарядки. Выходом из ситуации является создание материала, состоящего из наноструктур (волокон), закреплённых на носителе. Тогда возникает вопрос: как можно изготовить подобный материал из кремния?

Для решения задач в материаловедении часто применяется использование биологических объектов. Если взять вирус цилиндрической формы в качестве «шаблона», прикрепить его к носителю, покрыть слоем металла и напылить сверху кремний, то будет получен искомый материал. Так, недавно в качестве «шаблона» был использован вирус табачной мозаики с модифицированной цистеином оболочкой. На первой стадии в раствор, содержащий модифицированный вирус, опускали стальной диск. За счёт цистеина в оболочке молекулы вируса прикреплялись на поверхности диска, причём преимущественно вертикально. Поверхность получившейся структуры активировали кластерами палладия, чтобы затем покрыть её никелем путём электролитического осаждения. Заключительным штрихом стало нанесение кремния физическим осаждением из пара.

На рисунках ниже можно увидеть, как выглядела поверхность вирусной структуры до и после осаждения кремния. Видно, что большинство «проволок» направлено почти вертикально. Рядом показана одна такая «проволока»: тёмная область – вирус, покрытый никелем, светлая – осаждённый кремний.

Испытания собранного на основе полученного анода литиевого аккумулятора показали отличные результаты. Аккумулятор продемонстрировал высокую начальную ёмкость (~3000 мА·ч/г), низкое падение ёмкости со временем и большое время жизни (до 300 циклов зарядки-разрядки). Так что кто знает, возможно аккумуляторы на основе таких анодов в недалёком будущем займут место во многих устройствах.

Оригинальная статья: Virus-Enabled Silicon Anode for Lithium-Ion Batteries, Xilin Chen et al, DOI:10.1021/nn100963j, подготовил Фролов Дмитрий


Источник:



Комментарии
Палии Наталия Алексеевна, 06 декабря 2010 22:38 
где читала, что вирусы могут "оживить" уже использованные батарейки
Наверное, не оживить, а поживиться ими...
Это проделки компьютерных вирусов, которым для существования нужны батарейки.
Палии Наталия Алексеевна, 07 декабря 2010 12:47 
не оживить, а поживиться ими...- но при этом вырабатывать электричество, чтобы освещать улицы (насколько я припоминаю картинку к заметке)
Наталия Алексеевна, у вирусов нет метаболизма. Никакое электричество они не вырабатывают.

Та заметка, наверное, розыгрыш.
Режабек Борис Георгиевич, 12 декабря 2010 22:45 
Интересно, почему это цистеин ( читай, атом серы) мог заставить вирус прикрепиться к металлу? Если это правда, то хорошо бы пристальнее изучить это явление.
Борис Георгиевич, это как раз так особых вопросов не вызывает. Многие d-элементы имеют высокое сродство к сере и охотно реагируют с почти любыми её формами. Немного странно наличие цистеина на вирусе, ведь цистеин легко димеризуется в цистин.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Тетрапод ZnO
Тетрапод ZnO

Светодиодные технологии и оптоэлектроника: магистратура на стыке образования и индустрии
Открыт набор на первую в России индустриальную программу «Светодиодные технологии и оптоэлектроника» Университета ИТМО

Международная онлайн-дискуссия «Квант будущего»
Фонд Росконгресс, Госкорпорация «Росатом», Российский квантовый центр и научно-популярное издание N+1 завершают серию международных онлайн-дискуссий «Квант будущего», где лидеры индустрии и ведущие мировые ученые обсуждают, как квантовые технологии уже изменили наш мир, и с какими вызовами помогут справиться в будущем.
Заключительная дискуссия «Квантовая революция: профессии будущего и трансформация образования» состоится 8 июля в 17:00 по московскому времени.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Супергибридный материал для хранения водорода. Двумерная соль. Существование виртуальных мультиферроиков подтверждено. Чёрные бабочки. Служение науке и немного поэзии.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2020
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 16, 17, 18 и 19 июня 2020 г.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2020 году
коллектив авторов
2 - 5 июня пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.