Forscher entwickeln dünnsten Generator der Welt

Das Handy beim Laufen aufladen – ein Beispiel für eine mögliche Anwendung des bisher dünnsten Generators der Welt. Forscher vom Columbia Engineering und Georgia Institute of Technology haben den piezoelektrischen Effekt in ultradünnem Molybdänsulfid (MoS2) nachgewiesen, welcher ein Jahr zuvor bereits theoretisch vorhergesagt wurde.

Strom durch Bewegung

Piezoelektrizität ist ein Effekt, bei dem eine Formänderung eines Materials einen Strom bewirkt, bzw. umgekehrt ein angelegter Strom am Material dessen Form ändert. So wäre es zum Beispiel vorstellbar, Kleidungsstücke mit diesen dünnen Generatorschichten auszustatten, welche durch die Formänderung Strom generieren. „Runter auf den Boden“ (wäre eine Anspielung auf ein Zitat von Feynman zur Nanotechnologie). Gewöhnliches Molybdänsulfid als Block oder dickere Modifikation zeigt diesen Effekt dabei nicht, der Trick liegt in der ultradünnen, nur wenige Atomlagen dicken Modifikation (sogenannte 2D-Materialien). Dabei dürfen die Atomlagen keine gerade Anzahl haben, nur eine ungerade Anzahl führt zu diesem Effekt.

Das liegt daran, dass bei einer geraden Anzahl von Schichten (oder auch in dickerem Material), sich positive und negative Ladungen ausbilden, welche sich im Endeffekt gegenseitig neutralisieren. Sind beispielsweise nur neun Atomlagen vorhanden, bleibt eine positive oder negative Nettoladung übrig, welche sich im piezoelektrischen Effekt manifestiert.
Ein weiterer großer Vorteil im Vergleich zu bisher üblichen Materialien ist, dass die 2D-Materialien sich deutlich stärker verformen lassen und nicht so brüchig sind. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten im Bereich der Anwendung (z.B. in Textilien).

Unendliche Laufzeiten

Molybdänsulfid ist dabei nicht das einzige Material, was diesen Effekt zeigt, wenn man dünne Schichten nutzt. Die erfolgreiche Experimentelle Bestätigung der Theorie ist allerdings ein großer Schritt in Richtung zukünftiger Anwendungen. So könnte sich ein ganzes System an atomdünnen Materialien etablieren, welche völlig neue Wege im Bereich der Elektrotechnik ermöglichen. Eine Möglichkeit wären sich selbstversorgende Computer oder Roboter, die ihre Energie aus der Umgebung beziehen können.

Quelle: Sciencedaily

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