Os engenheiros do MIT descobriram uma nova maneira de gerar eletricidade usando minaºsculaspartículas de carbono que podem criar uma corrente simplesmente interagindo com o la­quido ao seu redor.

O la­quido, um solvente orga¢nico , extrai elanãtrons daspartículas, gerando uma corrente que pode ser usada para impulsionar reações químicas ou para alimentar robôs em micro ou nanoescala, dizem os pesquisadores.

"Este mecanismo énovo e esta forma de gerar energia écompletamente nova", diz Michael Strano, o Professor de Engenharia Quí­mica do Carbon P. Dubbs no MIT. "Essa tecnologia éintrigante porque tudo que vocêprecisa fazer éfluir um solvente por um leito dessas partículas Isso permite que vocêfaz a eletroquímica, mas sem fios."

Em um novo estudo que descreve esse fena´meno, os pesquisadores mostraram que poderiam usar essa corrente elanãtrica para gerar uma reação conhecida como oxidação do a¡lcool - uma reação química orga¢nica importante na indústria química.

Strano éo autor saªnior do artigo, que aparece hoje na Nature Communications . Os principais autores do estudo são o estudante de graduação do MIT Albert Tianxiang Liu e o ex-pesquisador do MIT Yuichiro Kunai. Outros autores incluem o ex-aluno de graduação Anton Cottrill, os pa³s-doutorandos Amir Kaplan e Hyunah Kim, o estudante de graduação Ge Zhang e os recanãm-formados no MIT, Rafid Mollah e Yannick Eatmon.

A nova descoberta surgiu da pesquisa de Strano sobre nanotubos de carbono - tubos ocos feitos de uma rede de a¡tomos de carbono, que tem propriedades elanãtricas únicas. Em 2010, Strano demonstrou, pela primeira vez, que os nanotubos de carbono podem gerar "ondas termelanãtricas". Quando um nanotubo de carbono érevestido com uma camada de combusta­vel, pulsos ma³veis de calor ou ondas termelanãtricas viajam ao longo do tubo, criando uma corrente elanãtrica.

Esse trabalho levou Strano e seus alunos a descobrir uma caracterí­stica relacionada aos nanotubos de carbono. Eles descobriram que quando parte de um nanotubo érevestido com um pola­mero semelhante ao Teflon, ele cria uma assimetria que torna possí­vel que os elanãtrons fluam da parte revestida para a não revestida do tubo, gerando uma corrente elanãtrica . Esses elanãtrons podem ser retirados submergindo aspartículas em um solvente faminto por elanãtrons.

Para aproveitar essa capacidade especial, os pesquisadores criarampartículas geradoras de eletricidade triturando nanotubos de carbono e transformando-os em uma folha de material semelhante a papel. Um lado de cada folha foi revestido com um pola­mero semelhante ao Teflon, e os pesquisadores então cortaram pequenaspartículas , que podem ter qualquer formato ou tamanho. Para este estudo, eles fizerampartículas com 250 ma­crons por 250 ma­crons.

Quando essaspartículas são submersas em um solvente orga¢nico, como o acetonitrila, o solvente adere a superfÍcie não revestida daspartículas e comea§a a puxar os elanãtrons para fora delas.

"O solvente tira os elanãtrons e o sistema tenta se equilibrar movendo os elanãtrons", diz Strano. "Nãoháquímica sofisticada de bateria dentro. a‰ apenas uma parta­cula e vocêa coloca no solvente e ela comea§a a gerar um campo elanãtrico."

A versão atual daspartículas pode gerar cerca de 0,7 volts de eletricidade por parta­cula. Neste estudo, os pesquisadores também mostraram que eles podem formar matrizes de centenas departículas em um pequeno tubo de ensaio. Esse reator de "leito compactado" gera energia suficiente para acionar uma reação química chamada de oxidação do a¡lcool, na qual um a¡lcool éconvertido em um aldea­do ou cetona. Normalmente, essa reação não érealizada usando eletroquímica porque exigiria muita corrente externa.

"Como o reator de leito compactado écompacto, ele tem mais flexibilidade em termos de aplicações do que um grande reator eletroqua­mico", diz Zhang. "Aspartículas podem ser muito pequenas e não requerem nenhum fio externo para conduzir a reação eletroquímica."

Em trabalhos futuros, Strano espera usar esse tipo de geração de energia para construir polímeros usando apenas dia³xido de carbono como matéria-prima. Em um projeto relacionado, ele já criou polímeros que podem se regenerar usando dia³xido de carbono como material de construção, em um processo movido a energia solar. Este trabalho éinspirado na fixação de carbono, o conjunto de reações químicas que as plantas usam para construir açúcares a partir do dia³xido de carbono, usando a energia do sol.

No longo prazo, essa abordagem também pode ser usada para alimentar robôs em micro ou nanoescala. O laboratório de Strano já começou a construir robôs nessa escala, que podera£o um dia ser usados ​​como diagnósticos ou sensores ambientais. A ideia de ser capaz de extrair energia do ambiente para alimentar esses tipos de robôs éatraente, diz ele.

“Isso significa que vocênão precisa colocar o armazenamento de energia a bordo”, diz ele. "O que gostamos nesse mecanismo éque vocêpode tirar a energia, pelo menos em parte, do meio ambiente."