Блог компании FirstVDS. Автор: @virtual_explorer. Энергия из воздуха — звучит как что-то из научной фантастики. Одно из сумасшедших изобретений Николы Теслы, о котором он успел рассказать перед смертью. Но это наша реальность в 2023 году. Открытие, сделанное учеными из Массачусетского университета в Амхерсте, позволяет осуществить мечту Теслы. Как и многие ключевые изобретения, сделанные в истории, это открытие произошло совершенно случайно. Как синтетические красители, пакетики для чая, пенициллин, сахарин или рентген.

По принципу это та же гидроэлектроэнергия. Только теперь вместо огромной дамбы её способен вырабатывать крошечный девайс размерами меньше смартфона. Ученые впервые продемонстрировали потенциал технологии в мае этого года, а теперь её уже пытаются коммерциализировать.

Стартап CascataChuva из Португалии, созданный участниками лиссабонского научного проекта Cather, уже пытается продавать эту энергию из воздуха.

Итак, что это такое и как это работает? И почему раньше никто не пытался поискать «бесплатную» энергию в этом направлении?

Как это работает

Эта история начинается с профессора Цзюнь Яо и его команды, у которых был довольно скромный план. Они пытались создать новый датчик влажности воздуха, используя сетку наноструктур. Студент, помогавший с проектом, вымыл этот датчик и включил его, забыв подсоединить к розетке. И тем не менее датчик выдал электрический сигнал. Что выглядело довольно жутко. Откуда такой сигнал берется? Призраки? Встроенная батарея? Озадаченные странным явлением, Яо и компания проверили, откуда в их датчик попадают токи, и обнаружили интересную реакцию. Сигнал в наноструктурах получался буквально из воздуха.

Фото отсюда. Счастливый студент рассказывает свою историю

Наука здесь очень сложна, и пока не исследована. Даже Яо и другие ученые еще не совсем уверены в том, какие реакции тут происходят. Но пока что, если сильно упростить, их основная теория заключается в следующем.

Наноструктуры на датчике из университета имеют толщину около 100 нанометров — меньше одной тысячной диаметра человеческого волоса. Это делает их достаточно широкими, чтобы молекулы воды в воздухе могли легко проникать внутрь, но в то же время затрудняет их свободное прохождение через сетку.

Исследователи полагают, что каждый раз, когда молекулы воды ударяются о края крошечных отверстий, они создают маленький электрический заряд посредством процесса, называемого депротонированием. Поскольку в верхней части трубки, которая шире, чем нижняя часть, перемещается больше молекул, мы получаем электрический дисбаланс, и в конечном итоге — положительно и отрицательно заряженные края, как в аккумуляторе. Устройство функционирует, не имея движущихся частей. Очень похоже на твердотельную батарею, только заряжающуюся не по кабелю, а непосредственно от воздуха. И, конечно, заряд происходит очень медленно (хотя скорость можно повысить, разместив внутри устройства еще больше наноструктур).

Как и положено ученым, Яо и его команда сразу же приступили к итерациям, пробивая поры размером ~100 нанометров во всех доступных им материалах, от оксида графена до полимеров и деревянных нановолокон. Они даже использовали бактерии для выращивания белковых нанокристаллов, и проверили реакции в них. Что удивительно, все эти попытки оказались успешными. То есть, размер и характер наноструктур имеют большее значение, чем тот материал, из которого они сделаны.