Ученые из Северо-Западного университета представили новый материал, который объединяет в одной системе функции сбора, хранения и высвобождения энергии. Разработка не содержит металлов и пластика, а ее работа основана на способности молекул самостоятельно перестраиваться под воздействием внешних источников энергии.
Вдохновением для создания материала послужил цитоскелет живых клеток — динамическая структура, которая непрерывно формируется, разрушается и собирается заново. Исследователи попытались воспроизвести подобное поведение в искусственной системе и наделить ее полезными энергетическими свойствами.
В обычном состоянии материал представляет собой желтую жидкость. Однако под воздействием света, электричества, рентгеновского излучения или химических источников энергии он начинает перестраиваться на молекулярном уровне. В результате жидкость превращается в плотный черный гель, способный удерживать запасенную энергию в течение нескольких месяцев.
Ключевую роль в этом процессе играет специально разработанная молекула ANI-MV. Ее структура объединяет светочувствительный компонент, который поглощает энергию, и участок, отвечающий за накопление электронов. После передачи энергии молекулы начинают притягиваться друг к другу и формируют сложную сеть из наноразмерных проводящих структур.
Получившийся гель способен не только хранить заряд, но и использовать его для запуска химических реакций даже после отключения источника света. Этот эффект исследователи называют «темновым фотокатализом». В отличие от большинства светочувствительных материалов, которые перестают работать сразу после исчезновения освещения, новая система продолжает использовать ранее накопленную энергию.
Еще одной особенностью разработки стала возможность создавать временные проводящие структуры. Ученые смогли буквально «рисовать» микроскопические элементы при помощи света. После контакта с воздухом такие структуры полностью исчезали, а материал возвращался в первоначальное жидкое состояние и был готов к повторному использованию.
По словам авторов работы, новая технология может найти применение в системах хранения энергии, экологических технологиях, химической промышленности и мягкой электронике будущего. Благодаря способности самостоятельно перестраиваться и многократно использовать накопленную энергию материал открывает новые возможности для создания более эффективных и экологичных энергетических решений.
