基于铜-铂微电池的纳米发动机

2016-04-23
研发部

                                     铜-铂微电池纳米发动机示意图

  自供电的微/纳米发动机近年来引起了人们的极大兴趣,因为其微观特性非常适合制作微/纳米机械,或者用于运输并释放药物到生物体的目标位置。

     这种微/纳米发动机可以靠多种方式驱动,如化学能、气泡或者外加的磁场、电场。其中基于非对称的双金属微/纳米棒最受人们关注。因为它们本身为棒状,有很强的导向性,如果合理控制外部作用,理论上可精准的控制其运动轨迹。已经研究的有金纳米棒、铂纳米棒或双金属纳米棒,通过外加电场或磁场或者改变化学梯度均可使这些结构按预料的轨迹运动。但是大部分研究都以双氧水作为原料,纳米发动机在运转过程中,双氧水分解放出气体,在发动机周围形成气泡墙,影响了对发动机本身性质的深入研究。是否有另外的驱动方式,不产生气体,使得纳米发动机的研究不受干扰?

     近期,美国科学家研发了一种新型的高效纳米发动机,无气泡,利用小型的铜铂纳米电池供电。这种微电池由不对称的铜铂纳米棒组成,浸入到Br2或I2的稀溶液后,会形成一个最小单元的原电池。铜纳米棒在溶剂中不断溶解,失去电子,电子迁移到铂电极一端,促使Br2或I2还原成离子态。他们对铜铂纳米棒的运动轨迹进行了监控,也对原电池电压与纳米棒长度、Br2或I2浓度的关系进行了测定,发现非对称棘轮型纯铜棒会在Br2溶液中不断的旋转和翻滚,无法控制其运动方向,而引入铂后,两种金属组成原电池,整个纳米发动机会朝着铜电极的方向运动。

     这种微电池结构为纳米发动机的研发提供了一种新思路,整个体系无需双氧水,不会产生气泡,所以不会因气泡的干扰影响整个发动机的运行轨迹。研究者表示,他们下一步将尝试开发能反复利用的微电池发动机。

来源:内江洛伯尔材料科技有限公司