Nanopartikel revolutionieren Elektrochemie

Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben ein neues Verfahren zur Stromerzeugung entdeckt. Strömt durch einen Behälter, der mit winzigen Kohlenstoffpartikeln gefüllt ist, eine organische Flüssigkeit, entzieht diese den Teilchen Elektronen, die in Form von elektrischem Strom nutzbar sind. Er könnte genutzt werden, um chemische Reaktionen zu beschleunigen oder um Mikro- und Nanoroboter anzutreiben.

In einem ersten Test hat das Team ein Verfahren genutzt, um eine Alkoholoxidation zu beschleunigen, eine chemische Reaktion, die in der Chemie wichtig ist. Bei dem Verfahren entstehen Aldehyde und Ketone. Sie werden als Duft- und Aromastoffe eingesetzt und in der Lebensmittelindustrie verwendet. Normalerweise findet diese Oxidation ohne den Einsatz von elektrischem Strom statt, weil es zu aufwendig wäre, eine externe Quelle anzuschließen.

Der neue Stromerzeuger baut auf früheren Arbeiten des Strano-Teams auf. Die Forscher haben einen Teil eines Kohlenstoff-Nanoröhrchens, das ist ein winziger Rundling, dessen Wände aus bienenwabenförmig angeordneten Kohlenstoffatomen bestehen, mit Teflon überzogen. So erzeugten sie eine Asymmetrie, die Elektronen vom beschichteten zum unbeschichteten Teil des Röhrchens fließen lässt. Diese werden gewissermaßen abgesaugt, wenn sie sich in einer Flüssigkeit befinden, die Elektronen benötigt, um ihre Moleküle zu komplettieren.

Teflonähnliches Polymer im Einsatz

Die Forscher kreieren stromerzeugende Partikel, indem sie Kohlenstoff-Nanoröhrchen zermahlen und sie zu einem papierähnlichen Material formen. Eine Seite jedes Blattes wird mit einem teflonähnlichen Polymer beschichtet und anschließend zerschnitten. Die so hergestellten Partikel waren 250 Mikrometer mal 250 Mikrometer groß. Werden sie in ein organisches Lösungsmittel wie Acetonitril eingetaucht, haftet das Lösungsmittel an der unbeschichteten Oberfläche der Partikel und beginnt, Elektronen aus ihnen herauszuziehen. Es entsteht eine elektrische Spannung von 0,7 Volt.

Strano will diese Technik jetzt verwenden, um Kunststoffe allein aus CO₂ herzustellen. Außerdem hat er damit begonnen, winzige Roboter zu bauen, die als Umwelt- und Diagnosesensoren eingesetzt werden. Den Strom soll die neue Stromquelle liefern. (pte)

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