Diamanti e oro possono far battere i cuori a San Valentino, ma in un laboratorio dell'Università di Buffalo, le nanoparticelle d'argento sono progettate per fare esattamente l'opposto.
Le nanoparticelle fanno parte di una nuova famiglia di materiali in fase di creazione nel laboratorio della SUNY Distinguished Professor e Greatbatch Professor of Advanced Power Sources Esther Takeuchi, dottorato di ricerca, che ha sviluppato la batteria all'ossido di vanadio litio/argento. La batteria è stata un fattore importante nella produzione di defibrillatori cardiaci impiantabili (ICD) alla fine degli anni '80. Gli ICD portano il cuore a un ritmo normale quando entra in fibrillazione.
Venti anni dopo, con più di 300, 000 di queste unità vengono impiantate ogni anno, la maggior parte di essi è alimentata dal sistema di batterie sviluppato e migliorato da Takeuchi e dal suo team. Per quel lavoro ha ottenuto più di 140 brevetti, creduto di essere più di ogni altra donna negli Stati Uniti. L'autunno scorso, è stata uno dei quattro destinatari premiati in una cerimonia alla Casa Bianca con la National Medal of Technology and Innovation.
batterie ICD, generalmente, ora durano dai cinque ai sette anni. Ma lei e suo marito e co-investigatore, SUNY Distinguished Professor di Chimica Kenneth Takeuchi, dottorato di ricerca, e Amy Marschilok, dottorato di ricerca, UB ricercatore assistente professore di chimica, stanno esplorando sistemi di batterie ancora migliori, mettendo a punto i materiali bimetallici a livello atomico.
La loro ricerca che studia la fattibilità per l'uso dell'ICD è finanziata dal National Institutes of Health, mentre la loro indagine su nuovi, sistemi bimetallici è finanziato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.
Finora, i loro risultati mostrano che possono realizzare i loro materiali 15, 000 volte più conduttivo al momento dell'uso iniziale della batteria a causa di in-situ (vale a dire, nel materiale originale) generazione di nanoparticelle di argento metallico. Il loro nuovo approccio alla progettazione dei materiali consentirà lo sviluppo di una maggiore potenza, batterie di maggiore durata rispetto a quanto era possibile in precedenza.
Questi e altri miglioramenti stanno aumentando l'interesse per i materiali delle batterie e i dispositivi rivoluzionari che potrebbero rendere possibili.
"Potremmo andare verso un momento in cui possiamo creare batterie così piccole che loro - e i dispositivi che alimentano - possono essere semplicemente iniettati nel corpo, "dice Takeuchi.
Proprio adesso, il suo team sta esplorando come aumentare la stabilità dei nuovi materiali che stanno progettando per gli ICD. I materiali saranno testati per settimane e mesi in forni di laboratorio che imitano la temperatura corporea di 37 gradi Celsius.
"La cosa veramente eccitante di questo concetto è che stiamo sintonizzando il materiale a livello atomico, " dice Takeuchi. "Quindi il cambiamento nella sua conduttività e prestazioni è inerente al materiale. Non abbiamo aggiunto integratori per raggiungere questo obiettivo, lo abbiamo fatto cambiando direttamente il materiale attivo."
Spiega che batterie nuove e migliorate per applicazioni biomediche potrebbero, in modo pratico, rivoluzionare i trattamenti per alcune delle malattie più persistenti realizzando dispositivi fattibili che verrebbero impiantati nel cervello per curare l'ictus e le malattie mentali, nella colonna vertebrale per trattare il dolore cronico o nel sistema nervoso vagale per trattare l'emicrania, Il morbo di Alzheimer, ansia, anche l'obesità.
E anche se le batterie sono una tecnologia storica, sono tutt'altro che maturi, Note di Takeuchi. Questa primavera, sta insegnando il corso di accumulo di energia presso la Scuola di Ingegneria e Scienze Applicate di UB e la classe è piena. "Non ho mai visto l'interesse per le batterie così alto come ora, " lei dice.
