Супермагистраль для ионов: новая технология в 10 раз ускорит зарядку батарей

Учёные разработали технологию, позволяющую ионам — заряженным атомам — двигаться в десять раз быстрее, чем в воде. Это открытие, названное «ионным супермагистралем», может стать основой для новых технологических решений, включая ускоренную зарядку батарей, усовершенствованные биосенсоры и мягкую робототехнику.

Достижение стало возможным благодаря точному молекулярному проектированию. Исследователи использовали специальные молекулы, концентрирующие ионы вдоль наноканалов в проводящем материале. Такие каналы позволяют ионам двигаться без помех, что значительно ускоряет их поток. Механизм был вдохновлён природными процессами, в частности, тем, как клетки регулируют поступление ионов через свои мембраны.

Для создания наноканалов использовались молекулы, обладающие гидрофильными или гидрофобными свойствами. Гидрофильные молекулы ускоряли поток ионов до рекордной скорости, в то время как гидрофобные полностью блокировали их доступ. Более того, химические реакции позволяли переключать молекулы между гидрофильным и гидрофобным состояниями, что открыло возможность управлять движением ионов.

Эта технология уже нашла применение в создании сенсоров. Они реагируют на химические изменения, такие как загрязнение или биологические реакции, фиксируя прерывания ионного потока. Это может быть использовано для мониторинга окружающей среды, изучения нервной системы человека и других задач.

Следующим этапом работы станет углублённое изучение механизмов контроля движения ионов и интеграция этой технологии в различные области. Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials.