Ett team av ingenjörer vid University of Alberta utvecklade ett nytt sätt att producera elektrisk kraft som kan ladda handhållna enheter eller sensorer som övervakar allt från rörledningar till medicinska implantat. Upptäckten sätter en ny världsstandard för enheter som kallas triboelektriska nanogeneratorer genom att producera en högdensitets DC ström – en enorm förbättring jämfört med lågkvalitativa växelströmsströmmar som produceras av andra forskarlag.

juni Liu, en doktorand som arbetar under ledning av kemiteknikprofessor Thomas Thundat, utförde forskning som inte var relaterad till dessa små generatorer, med hjälp av en anordning som kallas ett atomkraftmikroskop. Den ger bilder på atomnivå med hjälp av en liten konsol för att "känna" ett föremål, på samma sätt som du kan lära dig om ett objekt genom att föra ett finger över det. Liu glömde att trycka på en knapp som skulle lägga elektricitet på provet – men han såg fortfarande en ström komma från materialet.

"Jag visste inte varför jag såg en ström, " mindes han.

En teori var att det var en anomali eller ett tekniskt problem, eller störningar. Men Liu ville gå till botten med det. Han fäste så småningom orsaken på friktionen av mikroskopets sond på materialet. Det är som att blanda sig över en matta och sedan röra vid någon och ge dem en chock.

Det visar sig att den mekaniska energin från mikroskopets fribärande konsol som rör sig över en yta kan generera ett flöde av elektricitet. Men istället för att släppa all energi i en skur, U av A-laget genererade en jämn ström.

"Många andra forskare försöker generera kraft i prototypstadierna men deras prestanda begränsas av den nuvarande tätheten de får - det är problemet vi löste, sa Liu.

"Det här är stort, sade Thundat. Än så länge, vad andra team har kunnat göra är att generera mycket höga spänningar, men inte strömmen. Vad Jun har upptäckt är ett nytt sätt att få kontinuerligt flöde av hög ström."

Upptäckten innebär att generatorer i nanoskala har potential att skörda kraft för elektriska apparater baserade på rörelse och vibration i nanoskala:en motor, trafik på en väg – till och med ett hjärtslag. Det kan leda till teknik med tillämpningar i allt från sensorer som används för att övervaka den fysiska styrkan hos strukturer som broar eller rörledningar, prestanda hos motorer eller bärbara elektroniska enheter.

Liu sa att applikationerna endast begränsas av fantasi.

U of A-fynden visas i den senaste upplagan av tidskriften Naturens nanoteknik .