復(fù)旦大學(xué)和西南學(xué)院的研究人員推出了下一代膜電極模型，有望徹底改變基礎(chǔ)電物理研究。 這些通過精細(xì)工藝制造的創(chuàng)新電極在納米多孔膜內(nèi)呈現(xiàn)出中空巨型碳納米管的有序排列，為能量存儲(chǔ)和電物理研究開辟了新的可能性。

關(guān)鍵的突破在于這些新型電極的構(gòu)造。 研究人員開發(fā)了一種在鋁基板上生產(chǎn)的陽極氧化碳化硅上均勻碳涂層的技術(shù)，去除抗蝕劑層。 由此產(chǎn)生的保形碳涂層呈現(xiàn)出垂直排列的中空巨型碳納米管，納米孔的半徑范圍為10至90μm，厚度為2μm至90μm，覆蓋小電解質(zhì)分子和生物相關(guān)的大物質(zhì)，例如酶和外泌體。 與傳統(tǒng)復(fù)合電極不同，這些獨(dú)立式模型電極清除顆粒間接觸，確保最小的接觸內(nèi)阻——這對于解釋相應(yīng)的電物理行為至關(guān)重要。

該研究的通訊作者博士表示：“這種模型電極的潛力是巨大的。通過使用具有多種納米孔徑的模型膜電極，我們可以深入了解微孔碳電極內(nèi)發(fā)生的復(fù)雜電物理過程及其與納米孔徑的內(nèi)在相關(guān)性。”

據(jù)悉，中空巨型碳納米管由低結(jié)晶石墨烯片堆疊而成，在低結(jié)晶碳壁內(nèi)提供了無與倫比的導(dǎo)電性。 通過實(shí)驗(yàn)檢測，并借助內(nèi)部程序升溫解吸系統(tǒng)，研究人員建立了低結(jié)晶碳壁的原子級結(jié)構(gòu)模型，并實(shí)現(xiàn)了詳細(xì)的理論模擬。 進(jìn)行這項(xiàng)研究模擬的亞歷克斯·阿齊茲博士強(qiáng)調(diào)，“我們的中級模擬為無定形碳中的電子躍遷提供了獨(dú)特的視角，闡明了控制其電物理行為的復(fù)雜機(jī)制。”

該項(xiàng)目由中間材料研究所設(shè)備/系統(tǒng)組首席研究員院士領(lǐng)導(dǎo)。 研究結(jié)果詳細(xì)發(fā)表在材料科學(xué)領(lǐng)先期刊之一《先進(jìn)功能材料》上。

最終，這項(xiàng)研究代表了我們在理解非晶基微孔碳材料及其在尋求各種電物理系統(tǒng)中的應(yīng)用方面向前邁出了重要一步。

文章于6月2日發(fā)表于西南學(xué)院官網(wǎng)。

DOI：10.1002/adfm。