นักวิจัยค้นพบว่าเมลานินอาจทำให้แบตเตอรี่มีขนาดใหญ่

Anonim

เมลานินเป็นที่รู้จักกันดีที่สุดในฐานะเม็ดสีที่สั่งการโทนผิวของเรา แต่พบได้ทุกที่ในสมองของเราในเส้นผมของเรา แม้จะพบในปลาหมึก แต่เป็นที่อุดมไปด้วยเมลานินเป็นโครงสร้างทางเคมีของอะตอมโมเลกุลที่แน่นอนไม่น่าแปลกใจที่ไม่เข้าใจ

แม้ว่านักวิจัยได้ศึกษาโครงสร้างทางเคมีของโมเลกุลเมลานินแต่ละตัวมานานกว่า 70 ปีแล้ว แต่ก็ยังไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับโครงสร้างของโมเลกุลที่ก่อให้เกิดเมลานินเม็ดสีที่ซับซ้อน ทีมนักวิจัยจาก Carnegie Mellon University ได้ค้นพบว่าโครงสร้างทางเคมีของเมลานินในระดับโมเลกุลขนาดใหญ่แสดงให้เห็นถึงรูปทรงอื่น ๆ ซึ่งเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีสมาชิกสี่ตัวซึ่งเป็นโครงสร้างทางเคมีที่อาจเป็นตัวก่อให้เกิดแบตเตอรี่ประเภทต่างๆ ขึ้นอยู่กับเม็ดสีเมลานินตามธรรมชาติ

"โครงสร้างที่แตกต่างของเมลานินมีลักษณะทางเคมีที่แตกต่างกันออกไปดังนั้นการรวมกันของตัวมันจึงเป็นเพียงการแก้ปริศนาจิ๊กซอว์โดยแต่ละโมเลกุลเป็นชิ้นส่วนปริศนา" ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลและผู้ร่วมวิจัย Venkat Viswanathan อธิบาย "คุณสามารถใช้จำนวนของชิ้นส่วนเหล่านี้และผสมและตรงกับพวกเขาได้กองพวกเขาอยู่ด้านบนของแต่ละอื่น ๆ ดังนั้นคำถามที่เราพยายามที่จะตอบคือซึ่งการจัดเรียงเหล่านี้มีเสถียรภาพมากที่สุด?

มีหลายรูปแบบที่เป็นไปได้สำหรับเมลานินที่แต่ละคนมีหน้าที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมี เมื่อโมเลกุลเหล่านี้ผูกมัดเพื่อสร้างโครงสร้างโมเลกุลหรือพอลิเมอร์โพลิเมอร์เหล่านี้สามารถจัดเตรียมเพื่อสร้างวัสดุแบตเตอรี่ที่มีศักยภาพได้ จากผลการทดลองของนักวิจัยพบว่าโครงสร้าง tetramer ซึ่งเป็นแหวนสี่ส่วนประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่ดูเหมือนจะสอดคล้องกับรูปแบบโครงสร้างของโมเลกุลของเมลานิน

"เฉพาะโครงสร้าง tetramer มีจำนวนที่ถูกต้องของไนโตรเจนที่สัมผัสกับการผูกกับโซเดียม" รองศาสตราจารย์ของวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมและวิศวกรรมชีวการแพทย์คริส Bettinger กล่าวว่า "และสัญญาณแรงดันที่เราได้รับสอดคล้องกับสิ่งที่คุณจะสังเกตเห็นถ้าคุณเชื่อว่า ว่า tetramer เป็นรูปแบบโครงสร้างที่ถูกต้อง "

ทีมนักวิจัยซึ่งรวมถึง Bettinger, Young Jo Kim และ Jay Whitacre ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุและวิศวกรรมและนโยบายสาธารณะสามารถค้นพบโครงสร้าง tetramer ของเมลานินได้โดยใช้เป็นแคโทดของแบตเตอรี่. อย่างไรก็ตามในการทำเช่นนั้นพวกเขายังได้ค้นพบว่าเมลานินมีลักษณะเป็นที่ราบสูงแบบสองแรงดันไฟฟ้าของวัสดุแบตเตอรี่ปกติในขณะที่เกิดแรงดันไฟฟ้าสูงมาก

Viswanathan กล่าวว่าแรงดันไฟฟ้าที่เราได้รับออกมาสูงมากเมื่อเปรียบเทียบกับสิ่งที่คุณจะได้รับสำหรับวัสดุแคโทดโซเดียมที่ดีที่สุดที่เราจะใช้ในแบตเตอรี่ "นี่เป็นเรื่องที่น่าแปลกใจสำหรับเรา: ว่าเราสามารถนำเอาวัสดุนี้มาใช้ประโยชน์ได้จากชีววิทยาและอาจมีศักยภาพในการเป็นวัสดุแคโทดที่ดีมาก"

อ่านบทความเต็ม "หลักฐานของโครงสร้าง porphyrin เหมือนในเม็ดสีเมลานินธรรมชาติโดยใช้การพิมพ์ลายนิ้วมือไฟฟ้า" ใน วัสดุขั้นสูง ทีมวิจัยยังได้เข้าเยี่ยมชม Ph.D. นักศึกษาอภิสิทธิ์ชีญญ์, Ph.D. นักศึกษาวิศวกรรมวัสดุ Wei Wu และผู้ประสานงาน Sang-Eun Chun จาก University of Oregon

menu
menu