تمكن باحثون في معهد علوم وتكنولوجيا النانو في موهالي من تطوير نهج جديد لتحسين أداء المكثفات الفائقة القائمة على MOF. تسمح هذه التقنية القائمة على الليزر بإدخال العيوب في المادة بشكل متحكم فيه، مما يعزز قدرات تخزين الطاقة. يمكن أن تقدم هذه الطريقة تحسنًا كبيرًا على الطرق التقليدية المستخدمة لإنشاء العيوب، مثل التلدين الحراري والتعرض الكيميائي والطحن الكروي، والتي تفتقر إلى الدقة.
كيف تعمل تقنية الليزر على تحسين المكثفات الفائقة القائمة على MOF
في هذا النهج المبتكر، استخدم البروفيسور فيفيك باجشي وفريقه في المعهد الوطني للتقنية والتكنولوجيا إشعاع الليزر لإنشاء عيوب ومسام في إطار المعادن العضوية المصنوع من النحاس والزنك. ومن خلال ضبط طاقة الليزر بعناية، تمكنوا من زيادة مساحة سطح القطب دون تغيير البنية البلورية للإطار المعدني العضوي (MOF). كانت تفاصيل البحث نُشرت في مجلة ACS Materials Letter.
يعمل هذا الضبط الدقيق على تعزيز أداء المادة من خلال تمكين انتشار الأيونات بشكل أفضل وتخزين الطاقة بشكل محسّن. تسمح المسام التي يتم إنشاؤها في بنية MOF ثلاثية الأبعاد للأيونات بالسفر بكفاءة أكبر، مما يعزز بشكل كبير من قدرة الجهاز على تخزين الطاقة.
تميل الطرق التقليدية لإنشاء العيوب إلى تحويل المادة أو إنشاء هياكل مركبة، مما يقلل من الكفاءة. ومع ذلك، تحافظ طريقة الليزر هذه على التبلور الأصلي لـ MOF مع تحسين خصائصه الكهروكيميائية. عند التعرض لليزر، تنكسر بعض الروابط في CuZn-MOF، مما يؤدي إلى إنشاء مسام تعمل على تحسين انتشار الأيونات مع الحفاظ على الهيكل العام سليمًا.
الفوائد البيئية والأداء
في إضافة لتحسين تخزين الطاقة، فإن عملية الليزر أسرع وأنظف وأكثر ملاءمة للبيئة من الطرق التقليدية. فهي تلغي الحاجة إلى المذيبات الكيميائية، مما يجعل العملية أكثر أمانًا وسرعة. تسلط النتائج، المنشورة في ACS Materials Letter، الضوء على إمكانية تطبيق هذه الطريقة على مواد MOF الأخرى لتحسين الأداء في تقنيات تخزين الطاقة.
