ナノテクノロジーの革新：空気からアルコール製造が可能に

アメリカ物理学会の職員は、電流のエネルギーポテンシャルを利用して二酸化炭素をエチルアルコール粒子に変換する最新のグラフェンと銅の「ナノニードル」を発明しました。このデータは、定期刊行物『Chemistry Select』に掲載されています。

「私たちの発見は、いわば偶然の産物と言えるでしょう。研究の当初、私たちは同様の課題を設定しましたが、その実現にははるかに多くの労力と時間を費やす計画でした。ところが、この変化は私たちの積極的な関与なしに、事実上、自律的に起こることが判明しました」 - これは、実験参加者の一人であり、テネシー州オークリッジにある国立研究所の職員である人物の発言です。

注目すべきは、過去10年間、科学者たちが大気中の成分を燃料やその他の物質に変換する試みを繰り返してきたことです。例えば、今年の真夏には、シカゴの物理学者たちが、光エネルギーの流れを利用して二酸化炭素を分子分解する特殊なソーラーナノバッテリーを発明しました。これにより、メタン、エチルアルコール、その他のバイオ燃料の最終生産に必要な水素と一酸化炭素を生成することが可能になりました。

専門家たちは長年にわたりこれらのプロセスに取り組んでおり、最小限の補助的な変換生成物（多くの場合は役に立たないか、まったく不要なもの）を使用して二酸化炭素を分解する最適な方法を特定しようと努めてきました。

ナノテクノロジストたちは、その特性が二酸化炭素還元反応にぴったり合うことから、このプロセスを促進する主な物質として銅を選択しました。

問題は、銅が変換の結果として、1 つの成分ではなく複数の成分の形成に寄与し、それがこの発見を産業界に応用する上で重大な障害となったことです。

しかし、この問題は、もう一つの超強力で超エネルギー集約型の革命的な素材であるグラフェンを追加使用することで解決されました。

技術者たちはシート状グラフェンに独自の形状を与え、部分的に銅ナノ粒子を塗布しました。これにより、二酸化炭素分子が特定の領域、つまり「ナノニードル」の先端部分でのみ分解されることが保証されました。

実験中、研究者らはプロセスを制御し、二酸化炭素の60％をエタノールに変換することに成功した。

これまでのところ、このナノ反応の詳細は未解明のままです。しかしながら、この技術は既に工業用アルコール生産への適用が目前に迫っています。さらに、この新しい生産方法はより収益性が高いものとなるでしょう。触媒物質のコストが比較的低いため、最終生成物であるエチルアルコールをほぼ任意の量で得ることが可能です。

専門家の推測によれば、本研究の結果は、太陽電池やその他の蓄電装置に蓄積された追加エネルギーの蓄積にも活用できる可能性がある。得られたエネルギーは、家庭や産業の様々なニーズに応えるバイオ燃料材料として利用できる。

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