बैटरी को तेजी से चार्ज करने की तकनीक

डब्लूएसयू के भौतिक विज्ञानी और अध्ययन के वरिष्ठ लेखक ब्रायन कोलिन्स ने कहा, जीवन में हर समय उपयोग किए जाने वाले इन संकेतों को नियंत्रित करने में सक्षम होना, जिस तरह से हम कभी नहीं कर पाए, वह बहुत शक्तिशाली है।

इस त्वरण से ऊर्जा भंडारण के लिए भी लाभ हो सकता है, जो एक बड़ा प्रभाव हो सकता है। इस प्रकार के कंडक्टरों में बहुत संभावनाएं होती हैं क्योंकि वे एक साथ आयनों और इलेक्ट्रॉनों दोनों की गति की अनुमति देते हैं, जो बैटरी चार्जिंग और ऊर्जा भंडारण के लिए महत्वपूर्ण है। वे उन तकनीकों को भी शक्ति प्रदान करते हैं जो जैविक और विद्युत तंत्रों को जोड़ती हैं, जैसे कि न्यूरोमॉर्फिक कंप्यूटिंग, जो मानव मस्तिष्क और तंत्रिका तंत्र में विचार पैटर्न की नकल करने का प्रयास करती है।

हालाँकि, यह ठीक से समझा नहीं गया है कि ये कंडक्टर आयनों और इलेक्ट्रॉनों दोनों की गति को कैसे समन्वयित करते हैं। इस अध्ययन के लिए जांच के हिस्से के रूप में, कोलिन्स और उनके सहयोगियों ने देखा कि आयन कंडक्टर के भीतर अपेक्षाकृत धीमी गति से चलते हैं। उनके समन्वित आंदोलन के कारण, धीमी आयन गति ने विद्युत प्रवाह को भी धीमा कर दिया।

कोलिन्स ने कहा, हमने पाया कि कंडक्टर में जो आयन ठीक से बह रहे थे, लेकिन उन्हें इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह के लिए पाइपलाइनों के चूहे के घोंसले की तरह इस मैट्रिक्स से गुजरना पड़ा। इससे आयनों की गति धीमी हो रही थी। इस समस्या को हल करने के लिए, शोधकर्ताओं ने आयनों के लिए एक सीधा नैनोमीटर आकार का चैनल बनाया।

फिर, उन्हें आयनों को अपनी ओर आकर्षित करना पड़ा। इसके लिए उन्होंने जीवविज्ञान की ओर रुख किया। सभी जीवित कोशिकाएँ, जिनमें मानव शरीर में भी शामिल हैं, कोशिकाओं में यौगिकों को अंदर और बाहर ले जाने के लिए आयन चैनल का उपयोग करती हैं, इसलिए कोलिन्स की टीम ने कोशिकाओं में पाए जाने वाले एक समान तंत्र का उपयोग किया: अणु जो पानी से प्यार करते हैं या उससे नफरत करते हैं।

सबसे पहले, कोलिन्स की टीम ने चैनल को पानी से प्यार करने वाले हाइड्रोफिलिक अणुओं से भर दिया, जो पानी में घुले आयनों को आकर्षित करते थे, जिन्हें इलेक्ट्रोलाइट भी कहा जाता है। फिर आयन चैनल के माध्यम से बहुत तेज़ी से आगे बढ़े – अकेले पानी के माध्यम से जाने की तुलना में दस गुना अधिक गति से। आयनों की गति किसी भी पदार्थ में आयन गति के लिए एक नया विश्व रिकॉर्ड दर्शाती है। इसके विपरीत, जब शोधकर्ताओं ने चैनल को हाइड्रोफोबिक, जल-विकर्षक अणुओं से भर दिया, तो आयन दूर रहे। कोलिन्स की टीम ने पाया कि रासायनिक प्रतिक्रियाएँ इलेक्ट्रोलाइट के प्रति अणुओं के आकर्षण को बदल सकती हैं।

यह आयन सुपरहाइवे को खोलेगा और बंद करेगा, ठीक उसी तरह जैसे जैविक प्रणालियाँ कोशिका भित्ति के माध्यम से पहुँच को नियंत्रित करती हैं। अपनी जांच के हिस्से के रूप में, टीम ने एक सेंसर बनाया जो चैनल के पास एक रासायनिक प्रतिक्रिया का तुरंत पता लगा सकता था क्योंकि प्रतिक्रिया आयन सुपरहाइवे को खोल या बंद कर देगी जिससे एक विद्युत पल्स उत्पन्न होगा जिसे कंप्यूटर पढ़ सकता है।