Amanda Morris, Şimal-Qərb Universiteti tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: Chem (2026). DOI: 10.1016/j.chempr.2026.103075

Şimal-Qərb Universitetinin alimləri batareya kimi doldurulan, canlı orqanizm kimi çevrilən və sonra açıq havada özünü yenidən quran yeni bir maye material hazırlayıblar. Ənənəvi olaraq, enerji toplamaq, saxlamaq və istifadə etmək üçün ayrı materiallar və ya cihazlar tələb olunur. Yeni platforma hər üç funksiyanı vahid bir materialda birləşdirir və plastik və ya metal tələb etməyən adaptiv, təmiz, bərpa olunan sistemlər üçün qapı açır.

Tədqiqat Chem jurnalında dərc olunub . Bu, fiziki olaraq özünü bərpa edərək enerji saxlayan bir materialın ilk hesabatıdır.

Materialı dizayn etmək üçün tədqiqatçılar sitoskeletdən – hüceyrənin formasını saxlamağa, hərəkət etməyə və bölünməyə imkan verən dinamik daxili iskeletindən ilhamlanıblar. Heyvanların sərt skeletlərindən fərqli olaraq, sitoskeletlər daim özlərini qurur, sökür və yenidən qururlar. Northwestern-in yeni materialı da oxşar şəkildə davranır, enerjini saxlayıb buraxarkən dəfələrlə yığılır və sökülür. Lakin bioloji yanacaqla işləmək əvəzinə, o, günəş işığı, elektrik enerjisi, rentgen şüaları və digər enerji mənbələrindən yığılan elektronlarla işləyir.

Enerjini udduqdan sonra sarı maye material aylarla enerji saxlaya bilən qara bir gelə çevrilir. Daha sonra istifadəçilər batareyadan elektrik enerjisi çəkmək kimi kimyəvi reaksiyaları idarə etmək üçün həmin saxlanılan enerjidən istifadə edə bilərlər. Prosesi yenidən başlatmaq üçün material sadəcə açıq havadan oksigen tələb edir ki, bu da gelin yenidən maye halına gəlməsinə səbəb olur. Daha sonra material doldurula və təkrar-təkrar istifadə edilə bilər.

Tədqiqatın baş müəllifi, Northwestern-dən Samuel I. Stupp bildirib ki, “Canlı sistemlər olduqca dinamikdir. Onlar daim strukturlar qurur, onları parçalayır və yenidən qururlar. Biz faydalı funksiyaları yerinə yetirərkən oxşar şəkildə davranan sintetik material yaratmaq istəyirdik. Materialımızın tələb olunduqda enerjini saxlamaq və buraxmaq qabiliyyəti onu enerjinin saxlanması, ətraf mühitin bərpası və yeni nəsil yumşaq elektronika üçün faydalı edə bilər.”

https://www.youtube.com/embed/1oXSY-keP7s?color=whiteKredit: Şimal-Qərb Universiteti

Bir sistem, üç funksiya

Onilliklərdir ki, alimlər işıq, elektrik və digər mənbələrdən enerjini uda bilən materiallar hazırlayıblar. Lakin bir çox hallarda tutulan enerji dərhal istifadə edilməli və ya batareyalar kimi ayrı cihazlarda saxlanılmalıdır. Nəticədə, enerjinin yığılması, saxlanması və istifadəsi prosesləri çox vaxt müxtəlif materiallara və cihazlara ayrılır.

Bu rolları vahid bir sistemdə birləşdirmək üçün Stupp və komandası supramolekulyar materiallara və ya daha böyük strukturlara öz-özünə təşkil olunan molekullara müraciət etdilər. Stupp-un xüsusi dizayn etdiyi ANI-MV molekulu iki əsas komponenti birləşdirir. Aminonaftalin aromatik vahidi (ANI) işığa reaksiya verir və metilviologen (MV) elektronları saxlayır.

ANI hissəsi enerjini udanda, MV hissəsinə elektron bağışlayır. MV bölməsi elektronla zənginləşdikcə, qonşu molekullar bir-birini güclü şəkildə cəlb edir və pimer adlanan strukturlar əmələ gətirir. Daha sonra pimerlər delokallaşdırılmış elektronları olan yarımkeçirici nanoskal lentlərə çevrilir, yəni elektronlar məhdud qalmaq əvəzinə struktur boyunca sərbəst hərəkət edə bilir.

Lentlər dolaşdıqca, molekulyar şəbəkəsi boyunca elektronları saxlayan qara bir gel əmələ gətirirlər. Lentlər, elektron saxlayan molekulyar cütlərdən hazırlanmış öz-özünə yığılmış material olan supramolekulyar polimer pimerin ilk nümunəsini qeyd edir.

“Qaranlıq fotokataliz”in aktivləşdirilməsi

Təcrübələrdə Stupp və komandası nümayiş etdirdilər ki, yüklənmiş gel yığılmış enerjisini oksigenə ötürə bilər və bu da tam qaranlıqda kimyəvi reaksiyaları sürətləndirən yüksək reaktiv molekullar yarada bilər.

Material həm də olduqca çox yönlü olduğunu sübut etdi. Kimyəvi yanacaq, işıq, elektrik və ya rentgen şüaları ilə işlədilməsindən asılı olmayaraq, material ardıcıl olaraq sarı mayedən enerji ilə zəngin, keçirici qara jelə çevrildi. Açıq havaya məruz qalma prosesi tərsinə çevirdi və material sarı mayedə asılı qalan kiçik, keçirici olmayan molekul qruplarına qayıtdı. İşıq transformasiyanı selektiv şəkildə tetikleye bildiyindən, elm adamları materialdan istifadə edərək sonradan material yenidən qurulduqda yox olan mikroskopik keçirici naxışlar yarada bilərlər.

Stupp dedi: “İşıqla işləyən materialların əksəriyyəti işıq mənbəyi yox olduqda işləməyi dayandırır. Materialımız bir növ ‘qaranlıq fotokataliz’ə imkan verir.”

Material dəfələrlə enerji toplaya, saxlaya və buraxa bildiyindən, tədqiqatçılar təmiz enerji texnologiyalarından və ətraf mühitin bərpasından tutmuş adaptiv yumşaq elektronikaya və proqramlaşdırıla bilən materiallara qədər potensial tətbiqləri təsəvvür edirlər. Stupp hesablayır ki, materialın yalnız bir qramı ağıllı saatı və ya digər geyilə bilən cihazı doldurmaq üçün kifayət qədər enerji saxlaya bilər.

“Dünya çoxlu miqdarda günəş enerjisi istehsal edir, lakin onu lazım olana qədər saxlamaq çətindir”, – deyə Stupp bildirib. ” Enerji saxlama üçün materialımız batareya ilə eyni funksiyanı yerinə yetirir. Lakin o, tamamilə suda işləyir, metal və ya plastik tələb etmir və dəfələrlə doldurula bilər. Bu cür təmiz, çevik platforma bərpa olunan enerji üçün yeni qapılar aça bilər.”

Nəşr detalları

Tyler J. Jaynes və digərləri, Xromofor amfifillərin pimer supramolekulyar polimerlərində saxlanılan və buraxılan elektronlar vasitəsilə dinamik öz-özünə yığılma, Chem (2026). DOI: 10.1016/j.chempr.2026.103075

Jurnal məlumatları: Kimya