Energy applications of nanotechnology
உலகின் எரிசக்தி தேவை தொடர்ந்து அதிகரித்து வருவதால், ஆற்றலை உற்பத்தி செய்வதற்கும் சேமிப்பதற்கும் மிகவும் திறமையான மற்றும் நிலையான தொழில்நுட்பங்களின் வளர்ச்சி பெருகிய முறையில் முக்கியத்துவம் பெறுகிறது. ரைஸ் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த டாக்டர் வேட் ஆடம்ஸின் கூற்றுப்படி, அடுத்த 50 ஆண்டுகளில் மனிதகுலம் எதிர்கொள்ளும் மிக முக்கியமான பிரச்சினையாக ஆற்றல் இருக்கும், மேலும் நானோ தொழில்நுட்பம் இந்த சிக்கலை தீர்க்கும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. ஒப்பீட்டளவில் புதிய அறிவியல் மற்றும் பொறியியல் துறையான நானோ தொழில்நுட்பம், எரிசக்தித் துறையில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும் வாக்குறுதியைக் காட்டியுள்ளது. நானோ தொழில்நுட்பம் என்பது 100 நானோமீட்டருக்கும் குறைவான நீளமுள்ள ஒரு பரிமாண துகள்களைக் கொண்ட எந்தவொரு தொழில்நுட்பத்தையும் வரையறுக்கிறது. அளவைப் பொறுத்தவரை, ஒரு வைரஸ் துகள் சுமார் 100 நானோமீட்டர் அகலம் கொண்டது. அறிவியல் மற்றும் பொறியியல் துறைகளில் உள்ள மக்கள் ஏற்கனவே நுகர்வோர் தயாரிப்புகளின் வளர்ச்சிக்கு நானோ தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவதற்கான வழிகளை உருவாக்கத் தொடங்கியுள்ளனர். இந்த தயாரிப்புகளின் வடிவமைப்பிலிருந்து ஏற்கனவே காணப்பட்ட நன்மைகள் விளக்குகள் மற்றும் வெப்பத்தின் அதிகரித்த செயல்திறன், அதிகரித்த மின் சேமிப்பு திறன் மற்றும் ஆற்றலைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் ஏற்படும் மாசுபாட்டின் அளவு குறைதல் ஆகும். இது போன்ற நன்மைகள் நானோ தொழில்நுட்பத்தின் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டில் மூலதனத்தின் முதலீட்டை முன்னுரிமையாக ஆக்குகின்றன. ஆற்றலில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் நானோ பொருட்கள் ஆற்றல் தொடர்பான நானோ தொழில்நுட்பத்தின் ஒரு முக்கியமான துணைத் துறை நானோ ஃபேப்ரிகேஷன் ஆகும், இது நானோ அளவில் சாதனங்களை வடிவமைத்து உருவாக்கும் செயல்முறையாகும். 100 நானோமீட்டருக்கும் குறைவான சாதனங்களை உருவாக்கும் திறன் ஆற்றலைப் பிடிக்கவும், சேமிக்கவும், மாற்றவும் புதிய வழிகளின் வளர்ச்சிக்கு பல கதவுகளைத் திறக்கிறது. உலகம் தற்போது எதிர்கொள்ளும் பல எரிசக்தி தொடர்பான பிரச்சினைகளைத் தீர்ப்பதற்கு நானோ உற்பத்தி தொழில்நுட்பங்களின் துல்லியத்தில் முன்னேற்றங்கள் முக்கியமானவை. கிராஃபீன் அடிப்படையிலான பொருட்கள் ஆற்றல் சேமிப்புக்கு கிராஃபீன் அடிப்படையிலான பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதில் பெரும் ஆர்வம் உள்ளது. ஆற்றல் சேமிப்புக்கு கிராஃபீன் பயன்படுத்துவது குறித்த ஆராய்ச்சி மிக சமீபத்தில் தொடங்கியது, ஆனால் ஒப்பீட்டு ஆராய்ச்சியின் வளர்ச்சி விகிதம் வேகமாக உள்ளது. குறைந்த எடை, இரசாயன மந்தநிலை மற்றும் குறைந்த விலை போன்ற பல பண்புகள் காரணமாக கிராஃபீன் சமீபத்தில் ஆற்றல் சேமிப்புக்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய பொருளாக உருவெடுத்தது. கிராஃபீன் என்பது கார்பனின் ஒரு அலோட்ரோப் ஆகும், இது ஒரு அறுகோண ஜாலகத்தில் ஒழுங்கமைக்கப்பட்ட கார்பன் அணுக்களின் இரு பரிமாண தாளாக உள்ளது. ஆராய்ச்சி சமூகத்தால் "கிராஃபீன்கள்" என்று அழைக்கப்படும் கிராஃபீன் தொடர்பான பொருட்களின் குடும்பம், கிராஃபீனின் கட்டமைப்பு அல்லது இரசாயன வழித்தோன்றல்களைக் கொண்டுள்ளது. வேதியியல் ரீதியாக பெறப்பட்ட மிக முக்கியமான கிராஃபீன் கிராஃபீன் ஆக்சைடு ஆகும் (கிராஃபைட் ஆக்சைடின் ஒற்றை அடுக்கு என வரையறுக்கப்படுகிறது, கிராஃபைட்டை வலுவான ஆக்சிஜனேற்றிகளுடன் வினைபுரிவதன் மூலம் கிராஃபைட் ஆக்சைடைப் பெறலாம், எடுத்துக்காட்டாக, கந்தக அமிலம், சோடியம் நைட்ரேட் மற்றும் பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட் ஆகியவற்றின் கலவை) இது பொதுவாக கிராஃபைட்டிலிருந்து கிராஃபைட் ஆக்சைடு ஆக்சிஜனேற்றம் மற்றும் அதன் விளைவாக வெளியேற்றுவதன் மூலம் தயாரிக்கப்படுகிறது. கிராஃபீனின் பண்புகள் புனையமைப்பு முறையை பெரிதும் சார்ந்துள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, கிராஃபீன் ஆக்சைடை கிராஃபீனாகக் குறைப்பது ஒரு கிராஃபீன் கட்டமைப்பை விளைவிக்கிறது, இது ஒரு அணு தடிமனாக இருந்தாலும் நானோஹோல்கள் மற்றும் ஸ்டோன்-வேல்ஸ் குறைபாடுகள் போன்ற குறைபாடுகளின் அதிக செறிவைக் கொண்டுள்ளது. மேலும், ஒப்பீட்டளவில் அதிக மின் கடத்துத்திறன் மற்றும் மாறுபட்ட கட்டமைப்புகளைக் கொண்ட கார்பன் பொருட்கள் கந்தகத்தின் மாற்றத்தில் விரிவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பல்வேறு கட்டமைப்புகளுடன் கூடிய கந்தக-கார்பன் கலவைகள் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டு, மின்கலன் வடிவமைப்பிற்கு முக்கியமான தூய கந்தகத்தை விட குறிப்பிடத்தக்க வகையில் மேம்பட்ட மின் வேதியியல் செயல்திறனை வெளிப்படுத்தியுள்ளன. உயர் செயல்திறன் கொண்ட லி-எஸ் மின்கலன்களுக்கான கந்தக கேத்தோடை மாற்றியமைப்பதில் கிராஃபீன் பெரும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது, இது சமீபத்திய ஆண்டுகளில் பரவலாக ஆராயப்பட்டுள்ளது. சிலிக்கான் அடிப்படையிலான நானோ குறைக்கடத்திகள் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான நானோ குறைக்கடத்திகள் சூரிய ஆற்றலில் மிகவும் பயனுள்ள பயன்பாட்டைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் இது கியோட்டோ பல்கலைக்கழகம் போன்ற பல இடங்களில் விரிவாக ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளது. மின்காந்த நிறமாலையிலிருந்து அதிக அளவிலான அலைநீளங்களை உறிஞ்சுவதற்காக அவை சிலிக்கான் நானோ துகள்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. மேற்பரப்பில் பல ஒத்த மற்றும் சமமான இடைவெளி கொண்ட சிலிக்கான் கம்பிகளை வைப்பதன் மூலம் இதைச் செய்யலாம். மேலும், சிறந்த முடிவுகளை அடைய இடைவெளியின் உயரம் மற்றும் நீளம் உகந்ததாக இருக்க வேண்டும். சிலிக்கான் துகள்களின் இந்த ஏற்பாடு சூரிய ஆற்றலை பல்வேறு துகள்கள், உற்சாகமான எலக்ட்ரான்கள் மூலம் மீண்டும் உறிஞ்ச அனுமதிக்கிறது, இதன் விளைவாக பெரும்பாலான ஆற்றல் வெப்பமாக மாற்றப்படுகிறது. பின்னர், வெப்பத்தை மின்சாரமாக மாற்றலாம். கியோட்டோ பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்த நானோ அளவிலான குறைக்கடத்திகள் வழக்கமான சூரிய மின்கலங்களுடன் ஒப்பிடும்போது குறைந்தபட்சம் 40 சதவீதம் செயல்திறனை அதிகரிக்க முடியும் என்று காட்டியுள்ளனர். நானோசெல்லுலோஸ் அடிப்படையிலான பொருட்கள் செல்லுலோஸ் பூமியில் மிகவும் ஏராளமான இயற்கை பாலிமர் ஆகும். தற்போது, நானோசெல்லுலோஸ் அடிப்படையிலான மெசோபோரஸ் கட்டமைப்புகள், நெகிழ்வான மெல்லிய படலங்கள், இழைகள் மற்றும் நெட்வொர்க்குகள் ஒளிமின்னழுத்த (பிவி) சாதனங்கள், ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகள், இயந்திர ஆற்றல் அறுவடை இயந்திரங்கள் மற்றும் வினையூக்கிகள் கூறுகளில் உருவாக்கப்பட்டு பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அந்த ஆற்றல் தொடர்பான சாதனங்களில் நானோசெல்லுலோஸைச் சேர்ப்பது பெரும்பாலும் சுற்றுச்சூழல் நட்பு பொருட்களின் பகுதியை உயர்த்துகிறது மற்றும் தொடர்புடைய சுற்றுச்சூழல் கவலைகளை நிவர்த்தி செய்வதில் மிகவும் நம்பிக்கைக்குரியது. மேலும், செல்லுலோஸ் குறைந்த விலை மற்றும் பெரிய அளவிலான வாக்குறுதிகளில் தன்னை வெளிப்படுத்துகிறது. ஆற்றலில் நானோ கட்டமைப்புகள் ஒரு பரிமாண நானோ பொருட்கள் ஒரு பரிமாண நானோ கட்டமைப்புகள் ஆற்றல் அடர்த்தி, பாதுகாப்பு மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளின் சைக்கிள்-ஆயுள் ஆகியவற்றை அதிகரிக்கும் வாக்குறுதியைக் காட்டியுள்ளன, இது லி-அயன் பேட்டரிகளுக்கு முன்னேற்றம் தேவைப்படும் ஒரு பகுதியாகும். இந்த நானோ கட்டமைப்புகள் முக்கியமாக பேட்டரி மின்முனைகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவற்றின் குறுகிய இரு தொடர்ச்சியான அயனி மற்றும் எலக்ட்ரான் போக்குவரத்து பாதைகள், இதன் விளைவாக அதிக பேட்டரி செயல்திறன் ஏற்படுகிறது. கூடுதலாக, 1டி நானோ கட்டமைப்புகள் இரட்டை அடுக்கு மூலம் சார்ஜ் சேமிப்பை அதிகரிக்கும் திறன் கொண்டவை, மேலும் அவற்றின் வேகமான போலி மேற்பரப்பு ரெடாக்ஸ் செயல்முறைகள் காரணமாக சூப்பர் கெபாசிட்டர்களிலும் பயன்படுத்தப்படலாம். எதிர்காலத்தில், இந்த பொருட்களின் புதுமையான வடிவமைப்பு மற்றும் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய தொகுப்பு மிகவும் ஆழமாக உருவாக்கப்படும். 1டி நானோ பொருட்கள் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்தவை மற்றும் செலவு குறைந்தவை. இரு பரிமாண நானோ பொருட்களின் மிக முக்கியமான அம்சம் என்னவென்றால், அவற்றின் பண்புகளை துல்லியமாக கட்டுப்படுத்த முடியும். இதன் பொருள் 2டி நானோ பொருட்களை எளிதில் மாற்றியமைத்து நானோ கட்டமைப்புகளில் வடிவமைக்க முடியும் என்பதாகும். 2டி நானோஃப்ளூயிடிக் சேனல்கள் என்று அழைக்கப்படும் அடுக்கு அல்லாத பொருட்களுக்கும் இடை அடுக்கு இடத்தை கையாளலாம். 2டி நானோ பொருட்கள் எளிதில் சார்ஜ் மற்றும் வெகுஜன போக்குவரத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் ஆற்றல் சேமிப்பு மற்றும் வினையூக்கி பயன்பாடுகளுக்கு பயன்படுத்துவதற்காக நுண்ணிய கட்டமைப்புகளாக வடிவமைக்கப்படலாம். 2டி நானோ பொருட்களும் சில சவால்களைக் கொண்டுள்ளன. செயல்பாடு மற்றும் கட்டமைப்பு ஸ்திரத்தன்மை போன்ற பொருட்களின் பண்புகளை மாற்றியமைப்பதில் சில பக்க விளைவுகள் உள்ளன, அவை வடிவமைக்கப்படும்போது சமரசம் செய்யப்படலாம். எடுத்துக்காட்டாக, சில குறைபாடுகளை உருவாக்குவது அதிக வினையூக்கி செயல்திறனுக்கான செயலில் உள்ள தளங்களின் எண்ணிக்கையை அதிகரிக்கும், ஆனால் பக்க எதிர்விளைவுகளும் ஏற்படலாம், இது வினையூக்கியின் கட்டமைப்பை சேதப்படுத்தக்கூடும். மற்றொரு உதாரணம் என்னவென்றால், இடை அடுக்கு விரிவாக்கம் வினையூக்கி எதிர்வினையில் அயனி பரவல் தடையை குறைக்கும், ஆனால் அது அதன் கட்டமைப்பு ஸ்திரத்தன்மையையும் குறைக்கும். இதன் காரணமாக, செயல்திறன் மற்றும் ஸ்திரத்தன்மைக்கு இடையே ஒரு பரிமாற்றம் உள்ளது. இரண்டாவது பிரச்சினை வடிவமைப்பு முறைகளில் நிலைத்தன்மை. எடுத்துக்காட்டாக, இடை அடுக்கு இடம் மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்பு சாதனங்களில் வினையூக்கியின் முக்கிய கட்டமைப்புகள் பன்முக கட்டமைப்புகள் ஆகும், ஆனால் இந்த கட்டமைப்புகள் வினையூக்கி எதிர்வினை அல்லது சார்ஜ் சேமிப்பு வழிமுறைகள் குறித்த பொறிமுறையைப் பற்றிய புரிதல் இல்லாதிருக்கலாம். 2டி நானோ பொருள் வடிவமைப்பைப் பற்றிய ஆழமான புரிதல் தேவைப்படுகிறது, ஏனெனில் அடிப்படை அறிவு இந்த கட்டமைப்புகளை வடிவமைப்பதற்கான நிலையான மற்றும் திறமையான முறைகளுக்கு வழிவகுக்கும். மூன்றாவது சவால் இந்த தொழில்நுட்பங்களின் நடைமுறை பயன்பாடு ஆகும். சேமிப்பு மற்றும் செயலாக்கத்தின் போது அவற்றின் உள்ளார்ந்த உறுதியற்ற தன்மை காரணமாக 2டி நானோ பொருட்களின் ஆய்வக அளவிலான மற்றும் தொழில்துறை அளவிலான பயன்பாடுகளுக்கு இடையே பெரும் வேறுபாடு உள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, நுண்ணிய 2டி நானோ பொருள் கட்டமைப்புகள் குறைந்த பேக்கிங் அடர்த்திகளைக் கொண்டுள்ளன, இதனால் அவற்றை அடர்த்தியான படலங்களில் பேக் செய்வது கடினம். தொழில்துறை அளவில் இந்த பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதற்கான புதிய செயல்முறைகள் இன்னும் உருவாக்கப்பட்டு வருகின்றன. பயன்பாடுகள் லித்தியம்-சல்பர் அடிப்படையிலான உயர் செயல்திறன் கொண்ட மின்கலன்கள் லி-அயன் மின்கலன் தற்போது மிகவும் பிரபலமான மின் வேதியியல் ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளில் ஒன்றாகும், மேலும் இது சிறிய மின்னணுவியல் முதல் மின்சார வாகனங்கள் வரை பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இருப்பினும், லி-அயன் மின்கலன்களின் ஈர்ப்பு அளவீட்டு ஆற்றல் அடர்த்தி குறைவாக உள்ளது மற்றும் புதைபடிவ எரிபொருள்களை விட குறைவாக உள்ளது. லி-அயன் பேட்டரியை விட மிக அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியைக் கொண்ட லித்தியம் சல்பர் (லி-எஸ்) பேட்டரி, சமீபத்திய ஆண்டுகளில் உலகளாவிய கவனத்தை ஈர்த்து வருகிறது. சீனாவின் தேசிய இயற்கை அறிவியல் அறக்கட்டளையின் ஆராய்ச்சிகளின் குழு (கிராண்ட் எண். 21371176 மற்றும் 21201173) மற்றும் நிங்போ அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப கண்டுபிடிப்புக் குழு (மானிய எண். 2012B82001) கிராஃபீன்/சல்பர்/கார்பன் நானோ-கலப்பு பல அடுக்கு கட்டமைப்புகளைக் கொண்ட நானோ கட்டமைப்பை அடிப்படையாகக் கொண்ட லித்தியம்-கந்தக மின்கலனை உருவாக்கியுள்ளது. கந்தகத்தின் நானோ உருமாற்றம் மின்கலனின் மின் கடத்துத்திறனை அதிகரிக்கும் மற்றும் கந்தக கேத்தோடில் எலக்ட்ரான் போக்குவரத்தை மேம்படுத்தும். பல அடுக்கு கட்டமைப்பைக் (ஜி/எஸ்/சி) கொண்ட ஒரு கிராஃபீன்/கந்தகம்/கார்பன் நானோ காம்போசிட், இதில் நானோசைஸ் செய்யப்பட்ட கந்தகம் வேதியியல் ரீதியாக குறைக்கப்பட்ட கிராஃபீன் தாள்களின் இருபுறமும் அடுக்கி வைக்கப்பட்டு, உருவமற்ற கார்பன் அடுக்குகளால் மூடப்பட்டிருக்கும், வடிவமைக்கப்பட்டு வெற்றிகரமாக தயாரிக்கப்படலாம். இந்த அமைப்பு அதிக கடத்துத்திறன் மற்றும் ஒரே நேரத்தில் கந்தகத்தின் மேற்பரப்பு பாதுகாப்பை அடைகிறது, இதனால் சிறந்த சார்ஜ்/டிஸ்சார்ஜ் செயல்திறனுக்கு வழிவகுக்கிறது. ஜி/எஸ்/சி கலவை லி-எஸ் பேட்டரிகளுக்கான உயர் செயல்திறன் கொண்ட கேத்தோடு பொருளாக நம்பிக்கைக்குரிய பண்புகளைக் காட்டுகிறது. சூரிய மின்கலங்களில் உள்ள நானோ பொருட்கள் பொறியியல் செய்யப்பட்ட நானோ பொருட்கள் தற்போதைய தலைமுறை சூரிய மின்கலங்களின் முக்கிய கட்டுமானத் தொகுதிகளாகும். இன்றைய சிறந்த சூரிய மின்கலங்கள் வெவ்வேறு ஆற்றல்களில் ஒளியை உறிஞ்சுவதற்காக பல்வேறு குறைக்கடத்திகளின் அடுக்குகளை ஒன்றாக அடுக்கி வைத்துள்ளன, ஆனால் சூரியனின் ஆற்றலில் சுமார் 40 சதவீதத்தை மட்டுமே பயன்படுத்த முடிகிறது. வணிக ரீதியாக கிடைக்கக்கூடிய சூரிய மின்கலங்கள் மிகக் குறைந்த செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளன (15-20%). நிறுவப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த (பிவி) தொழில்நுட்பங்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்த நானோ கட்டமைப்புகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, எடுத்துக்காட்டாக, உருவமற்ற சிலிக்கான் சாதனங்களில் தற்போதைய சேகரிப்பை மேம்படுத்துவதன் மூலம், சாய-உணர்திறன் கொண்ட சூரிய மின்கலங்களில் பிளாஸ்மோனிக் மேம்பாடு மற்றும் படிக சிலிக்கானில் மேம்பட்ட ஒளி சிக்கல். மேலும், நானோ தொழில்நுட்பம் நானோ பொருட்களின் நெகிழ்வான பேண்ட்கேப்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் அல்லது ஒளிமின்னழுத்த சாதனங்களின் வழிநடத்துதல் மற்றும் ஃபோட்டான் தப்பிக்கும் நிகழ்தகவைக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம் ஒளி மாற்றத்தின் செயல்திறனை அதிகரிக்க உதவும். டைட்டானியம் டை ஆக்சைடு (TiO2) கடந்த சில தசாப்தங்களாக பிவி செல்களில் பயன்படுத்த மிகவும் பரவலாக ஆராயப்பட்ட உலோக ஆக்சைடுகளில் ஒன்றாகும், ஏனெனில் அதன் குறைந்த செலவு, சுற்றுச்சூழல் நன்மை, ஏராளமான பாலிமார்ப்கள், நல்ல ஸ்திரத்தன்மை மற்றும் சிறந்த மின்னணு மற்றும் ஒளியியல் பண்புகள். இருப்பினும், அவற்றின் செயல்திறன் TiO2 பொருட்களின் பண்புகளால் பெரிதும் மட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. ஒரு வரம்பு பரந்த பட்டை இடைவெளி ஆகும், இதனால் டியோஓ 2 புற ஊதா (புற ஊதா) ஒளிக்கு மட்டுமே உணர்திறன் கொண்டது, இது சூரிய நிறமாலையில் 5 சதவீதத்திற்கும் குறைவாகவே உள்ளது. சமீபத்தில், கோர்-ஷெல் கட்டமைக்கப்பட்ட நானோ பொருட்கள் தனிப்பட்ட கூறுகளை ஒரு செயல்பாட்டு அமைப்பில் ஒருங்கிணைப்பதைக் குறிக்கின்றன, அவை மேம்பட்ட இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளைக் காட்டுகின்றன (எ. கா., நிலைத்தன்மை, நச்சுத்தன்மை, சிதறல், பல செயல்பாடு), அவை தனிமைப்படுத்தப்பட்ட கூறுகளிலிருந்து கிடைக்கவில்லை. TiO2 நானோ மெட்டீரியல்களைப் பொறுத்தவரை, இந்த கோர்-ஷெல் கட்டமைக்கப்பட்ட வடிவமைப்பு அவற்றின் குறைபாடுகளை சமாளிக்க ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய வழியை வழங்கும், இதனால் மேம்பட்ட செயல்திறன் ஏற்படும். ஒரே TiO2 பொருளுடன் ஒப்பிடுகையில், கோர்-ஷெல் கட்டமைக்கப்பட்ட TiO2 கலவைகள் டியூனபிள் ஆப்டிகல் மற்றும் மின் பண்புகளைக் காட்டுகின்றன, புதிய செயல்பாடுகள் கூட, அவை தனித்துவமான கோர்-ஷெல் கட்டமைப்புகளிலிருந்து உருவாகின்றன. நானோ துகள்கள் எரிபொருள் சேர்க்கைகள் நானோ பொருட்கள் ஆற்றல் நுகர்வு குறைக்க பல்வேறு வழிகளில் பயன்படுத்தப்படலாம். நானோ துகள்கள் எரிபொருள் சேர்க்கைகள் கார்பன் உமிழ்வைக் குறைப்பதற்கும் எரிப்பு எரிபொருட்களின் செயல்திறனை அதிகரிப்பதற்கும் பெரும் பயனுள்ளதாக இருக்கும். செரியம் ஆக்சைடு நானோ துகள்கள் அவற்றின் அதிக மேற்பரப்பு பரப்பளவு மற்றும் தொகுதி விகிதம் காரணமாக எரியாத ஹைட்ரோகார்பன்கள் மற்றும் பிற சிறிய துகள் உமிழ்வுகளின் சிதைவை ஊக்குவிக்க மிகவும் நல்லது என்று நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது, அத்துடன் இயந்திரங்களின் எரிப்பு அறைக்குள் அழுத்தத்தைக் குறைக்கிறது இயந்திர செயல்திறனை அதிகரிக்கவும் NOx உமிழ்வைக் கட்டுப்படுத்தவும். கார்பன் நானோ துகள்களைச் சேர்ப்பது எரியும் விகிதத்தையும் ஜெட் எரிபொருளில் பற்றவைப்பு தாமதத்தையும் வெற்றிகரமாக அதிகரித்துள்ளது. பயோடீசல் மற்றும் டீசல் எரிபொருள்களுக்கான இரும்பு நானோ துகள்கள் சேர்க்கைகள் எரிபொருள் நுகர்வு மற்றும் ஹைட்ரோகார்பன்களின் அளவீட்டு உமிழ்வுகள் 3-6%, கார்பன் மோனாக்சைடு 6-12% மற்றும் நைட்ரஜன் ஆக்சைடுகள் 4-11% ஆகியவற்றால் ஒரு ஆய்வில் குறைந்துள்ளன. நானோ பொருட்கள் பல வழிகளில் எரிபொருளின் ஆற்றல் செயல்திறனை அதிகரிக்க முடியும் என்றாலும், அவற்றின் பயன்பாட்டின் குறைபாடு சுற்றுச்சூழலில் நானோ துகள்களின் விளைவில் உள்ளது. எரிபொருளில் உள்ள சீரியம் ஆக்சைடு நானோ துகள்கள் சேர்க்கைகளுடன், இந்த நச்சுத் துகள்களின் அளவு வெளியேற்றத்திற்குள் வெளியேற்றப்படலாம். டீசல் எரிபொருளில் உள்ள சீரியம் ஆக்சைடு சேர்க்கைகள் நுரையீரல் அழற்சியை ஏற்படுத்துவதாகவும், எலிகளில் மூச்சுக்குழாய் அல்வியோலார் லேவேஜ் திரவத்தை அதிகரிப்பதாகவும் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. இது கவலை அளிக்கிறது, குறிப்பாக அதிக சாலை போக்குவரத்து உள்ள பகுதிகளில், இந்த துகள்கள் குவிந்து பாதகமான சுகாதார விளைவுகளை ஏற்படுத்தக்கூடும். டீசல் எரிபொருள்களின் முழுமையற்ற எரிப்பால் உருவாக்கப்பட்ட இயற்கையாக நிகழும் நானோ துகள்களும் டீசல் புகைகளின் நச்சுத்தன்மைக்கு பெரும் பங்களிப்பை வழங்குகின்றன. எரிபொருள்களில் செயற்கை நானோ துகள்களைச் சேர்ப்பது எரிப்பு காரணமாக ஏற்படும் நச்சுத் துகள் உமிழ்வுகளின் நிகர அளவைக் குறைக்கிறதா என்பதைத் தீர்மானிக்க மேலும் ஆராய்ச்சி நடத்தப்பட வேண்டும். பொருளாதார நன்மைகள் ஆற்றலைப் பிடிப்பது, மாற்றுவது மற்றும் சேமிப்பது தொடர்பாக நானோ தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவதில் ஒப்பீட்டளவில் சமீபத்திய மாற்றம் சமூகத்தில் பல சாதகமான பொருளாதார தாக்கங்களை ஏற்படுத்தியுள்ளது மற்றும் தொடர்ந்து கொண்டிருக்கும். நானோ தொழில்நுட்பம் நுகர்வோர் தயாரிப்புகளின் விஞ்ஞானிகள் மற்றும் பொறியாளர்களுக்கு வழங்கும் பொருட்களின் கட்டுப்பாடு நானோ தொழில்நுட்பத்தின் மிக முக்கியமான அம்சங்களில் ஒன்றாகும் மற்றும் பல்வேறு தயாரிப்புகளின் செயல்திறனை மேம்படுத்த அனுமதிக்கிறது. நானோ தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் ஆற்றலை மிகவும் திறம்பட பிடிப்பது மற்றும் சேமிப்பது எதிர்காலத்தில் ஆற்றல் செலவுகளைக் குறைக்க வழிவகுக்கும், ஏனெனில் நானோ பொருட்களின் தயாரிப்பு செலவுகள் அதிக வளர்ச்சியுடன் குறைந்த செலவாகும். தற்போதைய எரிசக்தி உற்பத்தியில் ஒரு முக்கிய பிரச்சினை எரிப்பின் துணை தயாரிப்பாக கழிவு வெப்பத்தை உருவாக்குவது ஆகும். இதற்கு ஒரு பொதுவான உதாரணம் உள் எரிப்பு இயந்திரத்தில் உள்ளது. உள் எரிப்பு இயந்திரம் பெட்ரோலிலிருந்து சுமார் 64 சதவீத ஆற்றலை வெப்பமாக இழக்கிறது, மேலும் இதை மேம்படுத்துவது மட்டுமே குறிப்பிடத்தக்க பொருளாதார தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும். இருப்பினும், இந்த விஷயத்தில் உள் எரிப்பு இயந்திரத்தை மேம்படுத்துவது செயல்திறனை தியாகம் செய்யாமல் மிகவும் கடினம் என்று நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. நானோ தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் எரிபொருள் செல்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்துவது மூலக்கூறுகளுக்கு ஏற்ப வடிவமைக்கப்பட்ட வினையூக்கிகள், பாலிமர் சவ்வுகள் மற்றும் மேம்பட்ட எரிபொருள் சேமிப்பு ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் மிகவும் நம்பத்தகுந்ததாகத் தெரிகிறது. ஒரு எரிபொருள் செல் செயல்பட, குறிப்பாக ஹைட்ரஜன் மாறுபாட்டின், ஹைட்ரஜன் அணுக்களின் புரோட்டான்களிலிருந்து எலக்ட்ரான்களைப் பிரிக்க ஒரு உன்னத-உலோக வினையூக்கி (பொதுவாக பிளாட்டினம், இது மிகவும் விலை உயர்ந்தது) தேவைப்படுகிறது. இருப்பினும், இந்த வகை வினையூக்கிகள் கார்பன் மோனாக்சைடு எதிர்வினைகளுக்கு மிகவும் உணர்திறன் கொண்டவை. இதை எதிர்த்துப் போராடுவதற்காக, அமைப்பில் கார்பன் மோனாக்சைடு செறிவைக் குறைக்க ஆல்கஹால் அல்லது ஹைட்ரோகார்பன் சேர்மங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. நானோ தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி, வினையூக்கிகளை நானோ ஃபேப்ரிகேஷன் மூலம் வடிவமைக்க முடியும், இது முழுமையற்ற எரிப்பைக் கட்டுப்படுத்துகிறது, இதனால் கார்பன் மோனாக்சைடு அளவைக் குறைத்து, செயல்முறையின் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது. மேலும் காண்கஃ நானோ தொழில்நுட்பம் ஆற்றல் எரிபொருள் செல் குறிப்புகள் நானோ தொழில்நுட்பம் ஆற்றல் தொழில்நுட்பம்