İyonların Hızını Artıran Yeni Yöntemler Keşfedildi
Araştırmacılar, iyonların (elektrik yüklü atomlar) hareket hızını on kat artırmanın yolunu keşfetti. Bu yenilikçi yöntem, “iyon otoyolu” olarak adlandırılıyor ve daha önce mümkün olmayan hızlı şarj olabilen pillerden, biyosensörlere ve yumuşak robotlara kadar birçok yeni teknolojik gelişmenin önünü açabilir.
Washington Eyalet Üniversitesi’nden kıdemli yazar Brian Collins, yapılan çalışmanın detaylarını paylaştığı bir bildiride, “Hayatın her zaman kullandığı bu sinyalleri daha önce hiç yapamadığımız bir şekilde kontrol edebilmemiz oldukça güçlü bir gelişme” ifadesini kullandı. Bildirinin devamında ise “Bu hızlanmanın enerji depolaması için de faydaları olabilir ve bu, büyük bir etki yaratabilir” şeklinde önemli bir vurgu yapıldı.
İyonlar, bazı elektronlarını kaybetmiş veya kazanmış atomlar olarak tanımlanıyor ve bu nedenle elektrik yükü taşıyorlar. Elektronların ve iyonların hareketi, elektrik yükünün bir atomdan diğerine aktarılmasını sağlarken, bu süreç şimdiye dek tam olarak anlaşılamamıştı. Collins, “İletkende akan iyonların, elektronların akması için bir fare yuvası gibi boru hatlarından geçmesi gerektiğini bulduk. Bu durum, iyonların hareketini yavaşlatıyordu” şeklinde bir açıklama yaptı.
Araştırmacılar, iyonların sorunsuz bir şekilde akmasına izin verecek nanometre boyutunda kanallar oluşturdular. Ancak, öncelikle iyonları bu kanallara sokmaları gerekiyordu. Bu noktada, doğadan ilham alarak hücrelerin iyonları duvarlarından içeri alma yöntemini kopyaladılar.
Ekip, kanalları ya suyu seven (hidrofilik) ya da suyu iten (hidrofobik) moleküllerle kapladı. İyonlar, hidrofilik moleküllerin oluşturduğu kanallardan geçerken, herhangi bir malzemedeki iyonlar için kaydedilen en yüksek hızda hareket etti. Ancak hidrofobik moleküller kullanıldığında, iyonların kanala girmediği gözlemlendi. Ekip, bir kimyasal reaksiyonun molekülleri hidrofilik durumdan hidrofobik duruma geçirerek akışı düzenleyebileceğini keşfetti. Bu yöntem, ters yönde de uygulanabiliyor.
- Ekip, kanal açıklığının yakınında kimyasal bir reaksiyonu tespit eden bir sensör geliştirdi.
- Reaksiyon, iyon akışını kestiği için bir bilgisayarın ölçtüğü akımı durduruyordu.
- Bu yöntem, kirliliği algılamak veya insan sinir sistemini incelemek gibi birçok alanda kullanılabilecek potansiyele sahip.
Collins, artık hedeflerinin bu iyon hareketini kontrol edebilecekleri tüm temel mekanizmaları öğrenmek ve bunu çeşitli teknoloji alanlarına taşımak olduğunu belirtti. Çalışma, Advanced Materials dergisinde yayımlandı.
