I en ny studie ledd av institutprofessor Maurizio Porfiri vid NYU Tandon, forskare visade en ny princip för aktivering - att omvandla elektrisk energi till rörelse. Denna aktiveringsmekanism är baserad på lösning, interaktionen mellan löst ämne och lösningsmedelsmolekyler i en lösning. Detta fenomen är särskilt viktigt i vatten, eftersom dess molekyler är polära:syre attraherar elektroner mer än väte, så att syre har en något negativ laddning och väte en något positiv. Således, vattenmolekyler attraheras av laddade joner i lösning, bildar skal runt dem. Detta mikroskopiska fenomen spelar en avgörande roll för egenskaperna hos lösningar och i väsentliga biologiska processer som proteinveckning, men före denna studie fanns det inga bevis för potentiella makroskopiska mekaniska konsekvenser av solvatisering.

Gruppen forskare, som också inkluderade Alain Boldini, en Ph.D. kandidat vid institutionen för mekanisk och rymdteknik vid NYU Tandon, och Dr Youngsu Cha vid Korea Institute of Science and Technology, föreslog att solvatisering skulle kunna utnyttjas för att producera makroskopiska deformationer i material. För detta ändamål, Porfiri och hans grupp använde jonomermembran, unika polymermaterial där negativa laddningar inte kan röra sig. Positiva joner kan lätt komma in i dessa membran, medan negativa joner stöts bort av dem. För att demonstrera aktivering, jonomermembran nedsänktes i en lösning av vatten och salt, mellan två elektroder. Att lägga på en spänning över elektroderna fick membranet att böjas. Pappret, "Lösningsdriven elektrokemisk aktivering, " publiceras i American Physical Society's Fysiska granskningsbrev .

Enligt modellen utvecklad av Porfiri och hans grupp, spänningen orsakade en ström av positiva joner mot den negativa elektroden. Dessa joner kom in i membranet från ena sidan, tillsammans med vattenmolekylerna i deras solvatiseringsskal. På andra sidan av membranet, positiva joner och deras solvatiseringsskal släpades ut. Membranet svarade som en svamp:sidan full av vatten expanderade, medan sidan med mindre vatten krympte. Denna differentiella svullnad orsakade den makroskopiska böjningen av membranet. Att studera aktivering med olika joner hjälper till att förstå detta fenomen, eftersom olika joner attraherar olika antal vattenmolekyler runt dem.

Upptäckten av makroskopiska mekaniska konsekvenser av solvatisering banar väg för mer forskning om membran. Gruppen förväntar sig tillämpningar inom området elektrokemiska celler (batterier, bränsleceller, och elektrolysatorer), som ofta förlitar sig på de membran som används i denna studie. Dessa membran delar också likheter med naturliga membran, som cellmembran, på vilka de mekaniska effekterna av solvatisering i stort sett är okända.