این تیم تحقیقاتی سه سال پیش نشان داده بود که چگونه با استفاده از یک ماده خاص ساخته‌شده از نانوسیم‌های پروتئینی رشدیافته از باکتری به نام ژئوباکتر سولفوردوسن می‌توان به‌طور مداوم از هوا الکتریسیته برداشت کرد.

شیائومنگ لیو، دانشجوی تحصیلات تکمیلی و نویسنده اصلی مقاله جدید که در «ادونسد متریالز» منتشر شد، می‌گوید: «این بسیار هیجان‌انگیز است. ما برای استخراج انرژی پاک از هوای رقیق دریچه‌ای گسترده‌ را باز می‌کنیم.»

دانشمندان می‌گویند این پیشرفت می‌تواند با کمک به گسترش تجاری‌سازی خودروهای الکتریکی به مقابله با وضعیت اضطراری ناشی از تغییرات اقلیمی استفاده شود.

استخراج برق از هوا

دکتر یائو می‌گوید: آنچه پس از کشف ژئوباکتر دریافتیم، توانایی تولید الکتریسیته از هوا بود؛ چیزی که ما آن را «اثر ایر‌ــ‌جن» نامیدیم‌. اثری که مشخص شد عمومی و فراگیر است.

در واقع هر نوع ماده‌ای می‌تواند از هوا الکتریسیته را برداشت کند؛ مشروط بر اینکه دارای ویژگی‌های خاصی باشد. فقط کافی است حفره‌هایی کوچک‌تر از ۱۰۰ نانومتر یا به عبارتی کمتر از یک‌هزارم قطر موی انسان داشته باشد. این به دلیل وجود عاملی است که به عنوان «مسافت آزاد میانگین» شناخته می‌شود؛ یعنی مسافتی که یک مولکول آب پیش از اینکه به مولکول دیگری برخورد کند، در هوا طی می‌کند.

پژوهشگران دریافتند که می‌توانند بر اساس عدد مسافت آزاد میانگین، یک استخراج‌کننده الکتریسیته طراحی کنند که از یک لایه نازک از مواد پرشده با نانوحفره‌های کوچک‌تر از ۱۰۰ نانومتر ساخته شده است.

کشف قابلیت‌های تازه

این منافذ اجازه می‌دادند مولکول‌های آب از قسمت بالایی به قسمت پایینی مواد عبور کنند. هر منفذ به قدری کوچک است که مولکول آب حین عبور به‌راحتی به لبه برخورد می‌کندــ و سبب می‌شود که قسمت بالایی نسبت به قسمت پایینی، بیشتر در معرض مولکول آب حامل بار قرار گیرد.

این موضوع موجب ایجاد بی‌توازنی در بار الکتریکی می‌شود؛ چیزی شبیه آنچه در ابر رخ می‌دهد؛ زیرا قسمت بالایی بار الکتریکی خود را نسبت به قسمت پایینی افزایش می‌دهد و باتری درست می‌کند.

دکتر یائو می‌گوید که این ایده ساده است اما پیش از این هرگز کشف نشده بود و امکان هر نوع کاربردی را فراهم می‌کند.