Нанодот может относиться к нескольким технологиям, в которых используются локализованные структуры нанометрового масштаба. Нанодоты обычно используют свойства квантовых точек для локализации магнитных или электрических полей в очень малых масштабах. Заявки на нанодотах могут включать в себя высокую плотность хранения информации , хранения энергии , и светоизлучающих устройств .
Хранение информации
Магнитные наноточки разрабатываются для будущего хранения информации. [1] Технология Nanodot потенциально может хранить в 100 раз больше данных, чем современные жесткие диски. Наноточки можно рассматривать как крошечные магниты, которые могут переключать полярность для представления двоичной цифры. Жесткие диски обычно намагничивают области длиной 200–250 нм для хранения отдельных битов (по состоянию на 2006 г.), в то время как наноточки могут иметь диаметр 50 нм или меньше. [1] Таким образом, хранилище на основе наноточек может предложить значительно более высокую плотность информации, чем существующие жесткие диски. Нанодоты также могут привести к сверхбыстрой памяти. [2]
Аккумулятор
В 2014 году были предложены самособирающиеся химически синтезированные биоорганические пептидные наноточки для сокращения времени зарядки аккумуляторов. Утверждается, что они улучшают плотность энергии и характеристики электролита . Говорят, что новый аккумулятор работает как суперконденсатор (быстрой зарядки) для зарядки и аккумулятор (медленный разряд) для обеспечения питания. [3]
Литий-ионный аккумулятор
Приложения с технологией наноточек были протестированы на литий-ионных батареях. Было показано, что трехмерная (3D) макромезопористая архитектура электрода без связующего позволяет получить литиевую батарею, подобную суперконденсатору. Он примерно в десять раз эффективнее по сравнению с современной моделью графитового анода . Такая архитектура электрода одновременно обеспечивает быстрый перенос ионов и сверхкороткую диффузию ионов в твердой фазе, что приводит к появлению новой эффективной технологии электродов без связующего для разработки литий-ионных аккумуляторов с высокими характеристиками, подобных суперконденсаторам. [4]
Литий-серная батарея
Внедрение технологии наноточек в литий-серные батареи имеет решающее значение, поскольку перезаряжаемые литий-серные батареи являются важным устройством хранения энергии из-за их экологичности и высокой теоретической плотности энергии. Однако челночный эффект растворимых полисульфидов, а также медленная окислительно-восстановительная кинетика сдерживают разработку Li-S батарей. Исследования показали, что сосуществование микропор, мезопор и макропор в иерархическом пористом углероде выгодно для физического размещения / иммобилизации серы в активных материалах и быстрого переноса заряда / ионов, превосходящего наиболее известные электроды на основе биоугля , открывая путь к разработка многофункционального серного хозяина для перспективных Li-S аккумуляторов в будущем. [5] Эффект челнока в литий-серных (Li-S) батареях в основном возникает из-за диффузии растворимых полисульфидов (LiPS) и их пониженной окислительно-восстановительной кинетики и является причиной прогрессирующей утечки активного материала внутри самой батареи. Исследователи разработали слой, состоящий из электрокатализатора пористого углерода с оболочкой желудя / наноточек Sn4P3, который служит проводящей поверхностью, но также обеспечивает двойной адсорбционный барьер для удержания активного материала и предотвращения миграции LiPS. [6]
Натрий-ионный аккумулятор
Натриево-ионные батареи очень похожи на литий-ионные, поскольку оба являются катионами. В этих клетках однако, плохую стабильность цикла за счет укладки является одной из основных проблем , но исследования показали , что наноточки серы используют в качестве эффективного средства против слеживания из MoS2 листа. Такое расположение серных листов демонстрирует более высокую плотность тока с превосходной стабильностью циклов, выдерживая 300 полных циклов зарядки / разрядки с сохранением 83,8%. [7] Натриево-ионные батареи также предлагают привлекательный вариант для потенциально недорогого и крупномасштабного хранилища энергии из-за обилия природного натрия на Земле. Красный фосфор считается анодом большой емкости для натриево-ионных аккумуляторов. Как и в случае кремния в литий-ионных батареях, ряд ограничений, таких как расширение большого объема при натриевой / десодиации и низкая электронная проводимость, снижают эффективность анодов из красного фосфора. Ученые нанесли наноточки плотно и равномерно на листы восстановленного оксида графена, чтобы минимизировать длину диффузии ионов натрия и напряжения натриевой / десодиации, а также создать свободное пространство, чтобы приспособиться к изменению объема частиц фосфора. Это приводит к значительному повышению производительности анодов с красным фосфором для натрий-ионной химии и гибких источников питания для носимой электроники и технологий смартфонов. [8]
Калий-ионный аккумулятор
Исследователи показали, что материалы на основе сурьмы с высокой теоретической емкостью рассматриваются как перспективные анодные материалы для калий-ионных батарей (ПИА). К сожалению, увеличение объема приводит к быстрому уменьшению емкости и низкой скорости передачи. Ультратонкие наноточки могут сократить расстояние диффузии ионов за счет ускоренного кинетического процесса в аккумуляторном элементе. При применении в качестве анода для калий-ионных аккумуляторов все они демонстрируют удовлетворительные свойства накапливания калия с точки зрения высокой обратимой емкости и превосходных скоростных характеристик, особенно отличные электрохимические характеристики [9] . [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] »
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Б Аткинса, Уильям (23 января 2007). «Нанодоты могут значительно увеличить емкость хранения цифровых данных» . ITWire . Дата обращения 4 апреля 2014 .
- ^ Джонсон, Декстер (20 апреля 2012 г.). «Память Nanodot оставляет память для хранения заряда в пыли» . ITWire . Дата обращения 4 апреля 2014 .
- ^ «Аккумулятор смартфона на основе нанодотов, который заряжается за 30 секунд или даже меньше» . Gizmag.com . Проверено 24 апреля 2014 .
- ^ 1
- ^ 2
- ^ 3
- ^ 4
- ^ 5
- ^ 6
- ^ Чжэн, Сяньфэн. «Трехмерный взаимосвязанный макромезопористый электрод с самоорганизующимися наноточками NiO для высокопроизводительной литий-ионной батареи, подобной суперконденсатору» . ScienceDirect . Elsevier Ltd . Проверено 10 апреля 2021 года .
- ^ Чжэн, Сяньфэн. «Трехмерный взаимосвязанный макромезопористый электрод с самоорганизующимися наноточками NiO для высокопроизводительной литий-ионной батареи, подобной суперконденсатору» . ScienceDirect . Elsevier Ltd . Проверено 10 апреля 2021 года .
- ^ Чжун, Мэй-э. «Украшенный углеродными наноточками альвеолат N, O, S с тройным слоем иерархического пористого углерода как эффективный электрокатализ конверсии полисульфидов для литий-серных батарей» . ScienceDirect . Elsevier Ltd . Проверено 10 апреля 2021 года .
- ^ Чжун, Мэй-э. «Украшенный углеродными наноточками альвеолат N, O, S с тройным слоем иерархического пористого углерода как эффективный электрокатализ конверсии полисульфидов для литий-серных батарей» . ScienceDirect . Elsevier Ltd . Проверено 10 апреля 2021 года .
- ^ Е, Чжэнцин. «Сдерживание перемещения полисульфидов с помощью синергетического инженерного слоя, состоящего из электрокатализатора на основе наноточек Sn4P3 в литий-серных батареях» . ScienceDirect . Elsevier Ltd . Проверено 10 апреля 2021 года .
- ^ Е, Чжэнцин. «Сдерживание перемещения полисульфидов с помощью синергетического инженерного слоя, состоящего из электрокатализатора на основе наноточек Sn4P3 в литий-серных батареях» . ScienceDirect . Elsevier Ltd . Проверено 10 апреля 2021 года .
- ^ Сюй, Чжаньвэй (2018). «Наноточки серы как агент, предотвращающий слипание MoS2, для анодов стабильных натриево-ионных аккумуляторов» . Журнал химии материалов А (22) . Проверено 10 апреля 2021 года .
- ^ Сюй, Чжаньвэй (2018). «Наноточки серы как агент, предотвращающий слипание MoS2, для стабильных анодов ионно-натриевых батарей» . Журнал химии материалов А (22).
- ^ Лю, Ихан (2017). "Красные фосфорные наноточки на восстановленном оксиде графена как гибкий и сверхбыстрый анод для натрий-ионных батарей" . Журнал физической химии .
- ^ Луи, Ихан (2017). "Красные фосфорные наноточки на восстановленном оксиде графена как гибкий и сверхбыстрый анод для натрий-ионных батарей" . Журнал физической химии .
- ^ Янга, Ли. «Углерод, легированный гетероатомом, инкрустированный наноточками Sb2X3 (X = S, Se) для высокоэффективных калий-ионных батарей» . ScienceDirect . Elsevier Ltd . Проверено 10 апреля 2021 года .
- ^ Ян, Линг. «Углерод, легированный гетероатомом, инкрустированный наноточками Sb2X3 (X = S, Se) для высокоэффективных калий-ионных батарей» . ScienceDirect . Elsevier Ltd . Проверено 10 апреля 2021 года .