Was ist ein Nanogenerator?
Ein Nanogenerator ist ein beliebiges nanoskaliges Gerät, mit dem Strom erzeugt wird. Normalerweise würde dies Abmessungen von weniger als einem Mikrometer (1000 Nanometer oder 1/1000 Millimeter) bedeuten, aber in der Praxis wurde das Wort verwendet, um Generatoren mit einer Größe von 2 mm oder einem Durchmesser von 2.000.000 Nanometern zu beschreiben. Alternativ kann ein Nanogenerator ein beliebiger Generator sein, der nanoskalige Werkzeuge wie Nanodrähte verwendet, um Elektrizität zu erzeugen.
Bisher wurde der Begriff "Nanogenerator" hauptsächlich in Bezug auf die Arbeit von Zhong Lin Wang und Kollegen am Georgia Institute of Technology verwendet. Wangs Team baute einen Nanogenerator, der eine Reihe von Zinkoxid-Nanodrähten verwendet, um Ultraschallwellen in Elektrizität umzuwandeln. Der Nanogenerator nutzt den piezoelektrischen Effekt, ein Phänomen, das bei bestimmten Materialien auftritt und bei dem mechanische Spannungen direkt in elektrischen Strom umgewandelt werden. Wang visualisiert den Nanogenerator, der in zukünftigen Nanomaschinen oder Implantaten eingebaut ist und durch die durch das Kreislaufsystem verursachten Vibrationen im menschlichen Körper direkt mit Energie versorgt werden kann. Dr. Wangs Prototyp eines Nanogenerators hatte eine Größe von 2 mm, er hofft jedoch, ihn auf eine nanoskalige Größe zu verkleinern und ihn bis 2011 einsatzbereit zu machen.
Als Eric Drexler in den späten 1970er Jahren erstmals Maschinen im Nanomaßstab vorstellte, lautete eine der wichtigsten Einwände in Bezug auf ihre Machbarkeit: "Wie sollen diese angetrieben werden?" Die Arbeit von Dr. Wang beantwortete diese Frage, als sie 2007 vorgestellt wurde. Dennoch ist der Ansatz der Verwendung von Piezoelektrizität zur Energieversorgung von Nanogeräten nach wie vor nur einer von vielen - andere mögliche Ansätze zur Erzeugung oder Verteilung von Energie im Nanomaßstab umfassen chemische Energie unter Verwendung von Nanodrähten zur Kanalisierung Energie aus einer makroskaligen Quelle, die Energie direkt aus Wärme bezieht, oder einem Generator, der auf elektromagnetischen Wellen wie UV-Licht basiert.
Obwohl von Dr. Wangs Team überschattet, gab es einige andere Arbeiten in Bezug auf Nanogeneratoren. Dutzende, wenn nicht Hunderte von akademischen und industriellen Gruppen forschen an der Energieerzeugung im Nanomaßstab. Die Energieerzeugung im Nanomaßstab kann im Vergleich zu aktuellen Technologien Verbesserungen in Bezug auf Energieerzeugung und Speicherdichte um Größenordnungen bieten. Dies könnte Elektroautos ermöglichen, die Hunderte oder sogar Tausende von Kilometern ohne Aufladung fahren können, wenn die Technologie weit genug fortgeschritten ist.