Nanogenerator Provides Continuous Electrical Powerhttp://www.gatech.edu/news-room/release.php?id=1326
該裝置能夠從環境當中取得（harvest）能源，以提供直流電
亞特蘭大（April 5, 2007）-- 研究者展示了一款奈米等級的發電機原型，可從環境來源（包括超音波、機械性震動或是血流）中取得機械能，以提供連續不斷的直流電。
基於垂直排列的氧化鋅導線陣列，該陣列在一個新穎的 "鋸齒形（zig-zag ）" 板狀電極（plate electrode）內部移動，此奈米發電機將可成為奈米裝置的新動力來源，而無須電池或其他外部電力來源。
"這朝著一種可攜的、適應性強的以及具成本效益的奈米裝置供電技術邁進一大步，" Zhong Lin Wang（王中林）表示，他是喬治亞裡工學院材料科學與工程學系的教授。"有很多人對於製造奈米裝置十分感興趣，不過大多不會去思考如何為它們提供電源。我們的奈米發電機能讓我們從許多來源取得或重複使用能源，替這些裝置提供電力。"
奈米發電機的細節發表在 4/6 當期的 Science 期刊中。這項研究由 DARPA 、NSF 與 Emory-Georgia Tech Center of Cancer Nanotechnology Excellence 贊助。
這部奈米發電機利用了氧化鋅奈米結構獨特的壓電性（piezoelectric）與半導體特性，當它們收縮（flexed）時，能夠產生微小的電荷。
製造程序從垂直排列的奈米導線，在砷化鎵、藍寶石（sapphire）或可彎曲的聚合物基質上成長開始；導線相距約 0.5 微米。一層氧化鋅在基質上長成，用以收集電流。研究者也製造出鋸齒形矽電極。那包含了數以千計、奈米尺度的尖端，因塗佈白金而具有導電性。
這個電極接著下降至奈米導線陣列上，只在其中留下足夠的空間，讓足夠數量的奈米導線可在尖端所創造出的間隙中自由地收縮。
王與他同事 Xudong Wang（王旭東）、Jinhui Song（宋金會）以及 Jin Liu（劉進，以上均音譯）預期，經由最佳化，他們的發電機可以在每立方公分的體積下產生 4 瓦特的電力 -- 這是基於單一奈米導線的計算。這可為廣泛的國防、環境與生醫奈米等級應用提供電力，包括植入體內的生物感應器、環境監測 -- 甚至是奈米機器人。
將近一年之前，在 2006 4/14 那期的 Science 上，王的研究團隊發表奈米發電機背後的概念。在那時，奈米發電機可以在原子力顯微鏡（AFM）的尖端拖過單一奈米導線時取得電力。
由塗佈白金的矽所製造，這個尖端成為一種簫特基位障（Schottky barrier ），在奈米導線收縮時協助其累積與保留電荷 -- 並確保電流以單一方向流動。因這些與 AFM 相似的多重傳導尖端，這種新的鋸齒形電極能同時成為成千上百根奈米導線的簫特基位障，自奈米陣列當中取得能源。
王表示可以把這些電極視為單一配件，替未來技術的擴展提供舞台，讓它真的能替奈米等級的應用提供電力。不過在它真的發生之前，還須進一步的開發，以最佳化電流製造。例如，雖然奈米導線可以長成約略相同長度 -- 大約 1 微米 -- 不過仍有些變化，太短、太長都不利於『發電』。
王表示他們需要更進一步的控制導線的生長、密度與單一性，他們現在有信心能夠同時產生數百萬根甚至數十億根導線，那能使發電機的運作最佳化。
在他們的實驗室當中，研究者在奈米發電機上使用超音波聲源，測量電流產生超過一個小時多一點。雖然在輸出有些波動，不過這些電流在超音波產生器運作時卻持續不間斷，王表示。為了避免量到其他電流來源，研究者使用奈米碳管 -- 那不具壓電性 -- 替代氧化鋅奈米導線，並且使用一個平面的電極。在相對照之下，該裝置並不會產生電流。
由於傳統的電池或不是太大，就是有毒性，因此以無毒且能與人體相容的氧化鋅所製成的奈米發電機相當適合植入人體的生醫裝置使用。王還提到，任何可以使奈米導線在發電機內移動的事物都可用來產生電力。只要很小的力量（如血流）就能夠驅動它們。
Writer: John Toon
※ 相關報導：
＊ Direct-Current Nanogenerator Driven by Ultrasonic Waves
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/316/5821/102
Xudong Wang, Jinhui Song, Jin Liu, Zhong Lin Wang Science 6 April 2007: Vol. 316. no. 5821, pp. 102 - 105
DOI: 10.1126/science.1139366
