- (Nanoskala - red.) może sprawić, że składniki będą maleńkie, wrażliwe i wysokiej jakości – mówi Zhong Lin, wybitny profesor z Instytutu Technologii Georgia w Stanach Zjednoczonych. - Twardość i elastyczność zmieniają się wraz z rzędem wielkości - dodaje.
Tylko podnosząc palec
Wang wraz z kolegami pracuje nad wykorzystaniem energii pochodzącej z naturalnych ruchów ciała, którą można wykorzystać do zasilania małych urządzeń. Nawet banalna czynność, jaką jest poruszanie palcami, kiedy piszemy na komputerze, wytwarza energię, która mogłaby zasilać małe urządzenie, a ci naukowcy pokazują, że nanotechnologia może umożliwić taką transformację.
Oto czyste fakty naukowe: Aby wykorzystać ruch zwierzęcia do wytworzenia energii, zespół Wanga korzysta z efektu piezoelektrycznego, który odnosi się do zdolności pewnych materiałów do generowania energii elektrycznej, kiedy poddawane są one naciskowi. Na przykład, jeśli ściśniemy kryształ, zmienia on tymczasowo kształt, sprawiając, że jony wewnątrz polaryzują i produkują spadek napięcia. Może to powodować chwilowy przepływ zewnętrznych elektronów i działać jako energia pozyskiwana.
Energia jaką produkuje nasze ciało
Energia mechaniczna:
Przepływ krwi: 0,93 W
Wydychanie: 1 W
Wdychanie: 0,83 W
Chodzenie: 67 W
Możliwa energia elektryczna:
Przepływ krwi: 0,16 W
Wydychanie: 0,17 W
Wdychanie: 0,14 W
Chodzenie: 11,4 W
Przewody wykorzystujące tlenek cynku, które nie szkodzą środowisku, mają właśnie taką właściwość. Wang wraz ze swymi kolegami wykorzystuje takie materiały, by tworzyć ogniwa słoneczne, które będą miały o wiele mniej szkodliwy wpływ na środowisko niż tradycyjnie wykorzystywany silikon. Są one też wykorzystywane do tworzenia nanogeneratorów, które mogą zbierać energię z jakiegokolwiek mechanicznego ruchu.
Grupa naukowców odniosła już sukcesy w modelach zwierzęcych, gromadząc na przykład energię od chomika biegającego na kole, który na swoim grzbiecie miał specjalne nanourządzenie. Wszczepiono także nanogenerator w serce myszy, dzięki czemu można przechwytywać energię pochodzącą z samego bicia serca, choć jest to tylko kilka pikowatów.
Celem takich badań jest między innymi stworzenie możliwości, by ludzie mogli samodzielnie zasilać urządzenia monitorujące ich ciśnienie krwi, czy poziom cukru, po wszczepieniu niewielkiego urządzenia na przykład w ramię.
- W ciągu trzech lat, wygenerowana energia powinna wystarczyć na zasilanie tego rodzaju urządzeń – mówi Wang.
Wang pokazuje także, jak jedno z takich maleńkich urządzeń przyczepione przewodem do palca może gromadzić energię wytwarzaną tylko podczas zginania i prostowania palca.
Baterie "następnej-następnej generacji"
Naukowcy chcą stworzyć źródła energii oparte na niedrogich, powszechnie dostępnych i przyjaznych dla środowiska materiałach, które będą generowały wyższą moc. W Instytucie Technologii Massachusetts, naukowcy dążą do tego poprzez wirusy, które tworzą materiał na baterie.
- Pozwalamy, by biologia pomogła nam pracować przy rozwiązywaniu takich problemów, przy rozwiązywaniu kwestii, jakie powinny być baterie następnej-następnej generacji – mówi Angela Belcher, profesor Instytutu oraz laureatka stypendium MacArthur Foundation z 2004 roku.
Działa to w następujący sposób: Belcher wraz z kolegami syntetyzuje wirus zwany bakteriofagiem M13, który ma kształt przewodu i zaledwie 9 nanometrów grubości. Wirus jest powszechny – „bakteriofagi są wszędzie” – mówi Belcher i nie są szkodliwe dla ludzi.
Tradycyjna bateria ma negatywnie naładowaną anodę i pozytywnie naładowaną katodę, a między nimi przepływają cząstki ładunku, zwane jonami. 
Naukowcy opisali w kwietniowym wydaniu magazynu "Science", jak można stworzyć katodę z syntetycznych wirusów, dzięki czemu powstaje doskonale przewodząca nanosieć.
Dziesięć gramów naukowego materiału katodowego może zasilać jeden przenośny odtwarzacz przez 40 godzin, co jest odpowiednikiem trzech normalnych baterii w takim samym urządzeniu – mówi Belcher.
W 2006 roku zespół zaprezentował anodę, która również może być zbudowana z wirusów, które w zasadzie stają się maleńkimi przewodami.
Biorąc pod uwagę fakt, że takie baterie same w zasadzie rosną, nie ma mowy o odpadach produkcyjnych. W grę nie wchodzą też żadne materiały toksyczne – zauważa naukowiec.
- Podczas procesu montażu, wirusy nie są żywe – dodaje jeszcze Belcher.
- One są tylko proteinowym rusztowaniem, które jest w stanie wychwytywać jony lub tworzą materiały dokładnie w taki sposób, jaki my chcemy – wyjaśnia dodając, że kiedy bateria jest skończona, wirus przestaje się już kopiować.
To jednak baterie przyszłości. Choć obecne prototypy mają potężne możliwości, nie pojawią się na rynku, ponieważ naukowcy chcą stworzyć je z jeszcze lepszych materiałów. W ciągu pięciu, czy dziesięciu lat mogą być natomiast dostępne w specjalistycznych zastosowaniach – mówi Belcher.
Profesor wraz ze swym zespołem pracuje też nad bateriami ze sprayu – wystarczy napsikać specjalnym preparatem na odpowiednie elementy, podobnie jak robi się z farbą.
Biznes nanotechnologiczny
Niektóre z urządzeń zasilanych energią nanotechnologiczną, które sprzedawane są obecnie, zawierają baterie litowo-jonowe, które działają lepiej i są bezpieczniejsze od starego typu baterii. Niektóre firmy pracują także nad elastycznymi ogniwami słonecznymi, „co oznacza, że któregoś dnia możemy mieć zasłony, czy plecak, które będą produkować energię słoneczną” – mówi Michael Holman, dyrektor naukowy w Lux Research, niezależnej firmie badawczej i doradczej, która specjalizuje się w najnowszych technologiach.
Specjalista zaznacza jednak, że wciąż jest duża różnica między tym, co się mówi, a co jest rzeczywistością w nanotechnologii w sektorze energii. Tylko 0,6 procent dochodów z nanotechnologii w 2007 roku pochodziło z zastosowań energetycznych i środowiskowych – wynika z raportu Lux, a firma przewiduje, że liczba ta zwiększy się zaledwie do 1,8 procent w 2015 roku.
Holman wyczula też na to, że wiele technologii, które pojawiły się na rynku, takich jak np. baterie litowo-jonowe, są raczej zaawansowaniem dotychczasowych technologii, a nie ich przełomem.
Specjalista zaznacza jednak, że badania, jakie wykonują Wang i Belcher są ważne. Mogą minąć całe dziesięciolecia zanim ruch człowieka uda się przekształcić w wykorzystywaną energię elektryczną, ale technologie te mogą znaleźć wcześniej inne zastosowanie.
Praca Belcher nad bateriami jest na przykład dokładnie tego rodzaju badaniami, jakie trzeba prowadzić, jeśli naukowcy chcą osiągnąć takie cele, jak samochody zasilane energią elektryczną.

Tłumaczenie:  Onet.pl

Źródło: CNN