Energy applications of nanotechnology
ವಿಶ್ವದ ಇಂಧನ ಬೇಡಿಕೆ ಬೆಳೆಯುತ್ತಾ ಹೋದಂತೆ, ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಮತ್ತು ಸಂಗ್ರಹಿಸಲು ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಮತ್ತು ಸುಸ್ಥಿರ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯು ಹೆಚ್ಚು ಮಹತ್ವದ್ದಾಗಿದೆ. ರೈಸ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯದ ಡಾ. ವೇಡ್ ಆಡಮ್ಸ್ ಅವರ ಪ್ರಕಾರ, ಮುಂದಿನ 50 ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯು ಮಾನವಕುಲವು ಎದುರಿಸುತ್ತಿರುವ ಅತ್ಯಂತ ಪ್ರಮುಖ ಸಮಸ್ಯೆಯಾಗಲಿದೆ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಈ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ನ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೊಸ ಕ್ಷೇತ್ರವಾದ ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಇಂಧನ ಉದ್ಯಮದ ಮೇಲೆ ಗಮನಾರ್ಹ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವ ಭರವಸೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ. ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು 100 ನ್ಯಾನೊಮೀಟರ್ಗಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಉದ್ದದ ಒಂದು ಆಯಾಮವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಕಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಯಾವುದೇ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವೆಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕೆ, ಒಂದೇ ವೈರಸ್ ಕಣವು ಸುಮಾರು 100 ನ್ಯಾನೊಮೀಟರ್ ಅಗಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳ ಜನರು ಈಗಾಗಲೇ ಗ್ರಾಹಕ ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗಾಗಿ ನ್ಯಾನೊ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸುವ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ವಿನ್ಯಾಸದಿಂದ ಈಗಾಗಲೇ ಕಂಡುಬರುವ ಪ್ರಯೋಜನಗಳೆಂದರೆ ಬೆಳಕು ಮತ್ತು ತಾಪನದ ಹೆಚ್ಚಿದ ದಕ್ಷತೆ, ಹೆಚ್ಚಿದ ವಿದ್ಯುತ್ ಶೇಖರಣಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯ ಬಳಕೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಮಾಲಿನ್ಯದ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿನ ಇಳಿಕೆ. ಈ ರೀತಿಯ ಪ್ರಯೋಜನಗಳು ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಸಂಶೋಧನೆ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯಲ್ಲಿ ಬಂಡವಾಳ ಹೂಡಿಕೆಯನ್ನು ಮೊದಲ ಆದ್ಯತೆಯನ್ನಾಗಿ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸುವ ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳು ಶಕ್ತಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ನ್ಯಾನೊ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಉಪ-ಕ್ಷೇತ್ರವೆಂದರೆ ನ್ಯಾನೊ ಫ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಶನ್, ಇದು ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ನಲ್ಲಿ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸುವ ಮತ್ತು ರಚಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ. 100 ನ್ಯಾನೊಮೀಟರ್ಗಳಿಗಿಂತ ಚಿಕ್ಕದಾದ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ರಚಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿಯಲು, ಸಂಗ್ರಹಿಸಲು ಮತ್ತು ವರ್ಗಾಯಿಸಲು ಹೊಸ ಮಾರ್ಗಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಅನೇಕ ಬಾಗಿಲುಗಳನ್ನು ತೆರೆಯುತ್ತದೆ. ಜಗತ್ತು ಪ್ರಸ್ತುತ ಎದುರಿಸುತ್ತಿರುವ ಅನೇಕ ಇಂಧನ ಸಂಬಂಧಿತ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ನ್ಯಾನೊ ಫ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಶನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ನಿಖರತೆಯಲ್ಲಿನ ಸುಧಾರಣೆಗಳು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿವೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಆಧಾರಿತ ವಸ್ತುಗಳು ಶಕ್ತಿ ಶೇಖರಣೆಗಾಗಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಆಧಾರಿತ ವಸ್ತುಗಳ ಬಳಕೆಯಲ್ಲಿ ಅಪಾರ ಆಸಕ್ತಿಯಿದೆ. ಶಕ್ತಿ ಶೇಖರಣೆಗಾಗಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಬಳಕೆಯ ಕುರಿತಾದ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ಪ್ರಾರಂಭವಾಯಿತು, ಆದರೆ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವು ತ್ವರಿತವಾಗಿದೆ. ಕಡಿಮೆ ತೂಕ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಜಡತ್ವ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಬೆಲೆಯಂತಹ ಹಲವಾರು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದಾಗಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ಶಕ್ತಿ ಸಂಗ್ರಹಣೆಗೆ ಭರವಸೆಯ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಹೊರಹೊಮ್ಮಿದೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಎಂಬುದು ಷಟ್ಕೋಣ ಜಾಲರಿಯಲ್ಲಿ ಜೋಡಿಸಲಾದ ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣುಗಳ ಎರಡು ಆಯಾಮದ ಹಾಳೆಯಾಗಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಇಂಗಾಲದ ಅಲೋಟ್ರೋಪ್ ಆಗಿದೆ. ಸಂಶೋಧನಾ ಸಮುದಾಯದಿಂದ "ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ಗಳು" ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್-ಸಂಬಂಧಿತ ವಸ್ತುಗಳ ಒಂದು ಕುಟುಂಬವು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ನ ರಚನಾತ್ಮಕ ಅಥವಾ ರಾಸಾಯನಿಕ ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಪಡೆದ ಅತ್ಯಂತ ಪ್ರಮುಖ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಆಗಿದೆ (ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಏಕ ಪದರ ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ, ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಅನ್ನು ಬಲವಾದ ಆಕ್ಸಿಡೈಸರ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪಡೆಯಬಹುದು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಸಲ್ಫ್ಯೂರಿಕ್ ಆಮ್ಲ, ಸೋಡಿಯಂ ನೈಟ್ರೇಟ್ ಮತ್ತು ಪೊಟ್ಯಾಸಿಯಮ್ ಪರ್ಮಾಂಗನೇಟ್ನ ಮಿಶ್ರಣ) ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ನಿಂದ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣದ ಮೂಲಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗೆ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಎಕ್ಸ್ಫೋಲಿಯೇಷನ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ತಯಾರಿಕೆಯ ವಿಧಾನದ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚು ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಆಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ರಚನೆಯು ಒಂದು-ಪರಮಾಣು ದಪ್ಪವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಆದರೆ ನ್ಯಾನೊಹೋಲ್ಗಳು ಮತ್ತು ಸ್ಟೋನ್-ವೇಲ್ಸ್ ದೋಷಗಳಂತಹ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ದೋಷಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆ ಮತ್ತು ಬದಲಾಗುವ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಗಂಧಕದ ಮಾರ್ಪಾಡಿನಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ರಚನೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಲ್ಫರ್-ಇಂಗಾಲದ ಸಂಯೋಜನೆಗಳನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ವಿನ್ಯಾಸಕ್ಕೆ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾದ ಶುದ್ಧ ಸಲ್ಫರ್ಗಿಂತ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಸುಧಾರಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಗಿದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಲಿ-ಎಸ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗಾಗಿ ಸಲ್ಫರ್ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನ ಮಾರ್ಪಾಡಿನಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಇದನ್ನು ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ ವಿಶಾಲವಾಗಿ ಸಂಶೋಧಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ನ್ಯಾನೊ ಅರೆವಾಹಕಗಳು ಸಿಲಿಕಾನ್-ಆಧಾರಿತ ನ್ಯಾನೊ ಅರೆವಾಹಕಗಳು ಸೌರಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ಉಪಯುಕ್ತವಾದ ಅನ್ವಯವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಮತ್ತು ಕ್ಯೋಟೋ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದಂತಹ ಅನೇಕ ಸ್ಥಳಗಳಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ವರ್ಣಪಟಲದಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶ್ರೇಣಿಯ ತರಂಗಾಂತರಗಳನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲು ಅವು ಸಿಲಿಕಾನ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ. ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಅನೇಕ ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಮತ್ತು ಸಮಾನ ಅಂತರದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ರಾಡ್ಗಳನ್ನು ಹಾಕುವ ಮೂಲಕ ಇದನ್ನು ಮಾಡಬಹುದು. ಅಲ್ಲದೆ, ಉತ್ತಮ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ತಲುಪಲು ಅಂತರದ ಎತ್ತರ ಮತ್ತು ಉದ್ದವನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸಬೇಕು. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಣಗಳ ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಸೌರಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಅನೇಕ ವಿಭಿನ್ನ ಕಣಗಳು, ಉತ್ತೇಜಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳಿಂದ ಮರುಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯು ಶಾಖವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ನಂತರ, ಶಾಖವನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಬಹುದು. ಕ್ಯೋಟೋ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯದ ಸಂಶೋಧಕರು ಈ ನ್ಯಾನೊ-ಸ್ಕೇಲ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯ ಸೌರ ಕೋಶಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಕನಿಷ್ಠ 40 ಪ್ರತಿಶತದಷ್ಟು ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು ಎಂದು ತೋರಿಸಿದ್ದಾರೆ. ನ್ಯಾನೊಸೆಲ್ಯುಲೋಸ್ ಆಧಾರಿತ ವಸ್ತುಗಳು ಸೆಲ್ಯುಲೋಸ್ ಭೂಮಿಯ ಮೇಲಿನ ಅತ್ಯಂತ ಹೇರಳವಾದ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಪಾಲಿಮರ್ ಆಗಿದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ, ನ್ಯಾನೊಸೆಲ್ಯುಲೋಸ್ ಆಧಾರಿತ ಮೆಸೊಪೊರಸ್ ರಚನೆಗಳು, ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ಗಳು, ಫೈಬರ್ಗಳು ಮತ್ತು ಜಾಲಗಳನ್ನು ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಕ (ಪಿವಿ) ಸಾಧನಗಳು, ಶಕ್ತಿ ಶೇಖರಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು, ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ ಕೊಯ್ಲು ಯಂತ್ರಗಳು ಮತ್ತು ವೇಗವರ್ಧಕ ಘಟಕಗಳಲ್ಲಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆ ಶಕ್ತಿ-ಸಂಬಂಧಿತ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ನ್ಯಾನೊಸೆಲ್ಯುಲೋಸ್ನ ಸೇರ್ಪಡೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಪರಿಸರ ಸ್ನೇಹಿ ವಸ್ತುಗಳ ಭಾಗವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಂಬಂಧಿತ ಪರಿಸರ ಕಾಳಜಿಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸುವಲ್ಲಿ ಬಹಳ ಆಶಾದಾಯಕವಾಗಿದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಸೆಲ್ಯುಲೋಸ್ ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚದ ಮತ್ತು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ಭರವಸೆಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ವತಃ ಪ್ರಕಟವಾಗುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಆಯಾಮದ ನ್ಯಾನೊ-ರಚನೆಗಳು ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆ, ಸುರಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ಶೇಖರಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್-ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಭರವಸೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಿವೆ, ಇದು ಲಿ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗೆ ಸುಧಾರಣೆಯ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಪ್ರದೇಶವಾಗಿದೆ. ಈ ನ್ಯಾನೊ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಬ್ಯಾಟರಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅವುಗಳ ಕಡಿಮೆ ದ್ವಿ-ನಿರಂತರ ಅಯಾನು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸಾರಿಗೆ ಮಾರ್ಗಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಬ್ಯಾಟರಿ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತವೆ. ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, 1ಡಿ ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ಗಳು ಎರಡು ಪದರಗಳ ಮೂಲಕ ಚಾರ್ಜ್ ಶೇಖರಣೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ವೇಗದ ಸೂಡೊಕ್ಯಾಪೇಸಿಟಿವ್ ಮೇಲ್ಮೈ ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಂದಾಗಿ ಸೂಪರ್ ಕೆಪಾಸಿಟರ್ಗಳ ಮೇಲೂ ಸಹ ಬಳಸಬಹುದು. ಭವಿಷ್ಯದಲ್ಲಿ, ಈ ವಸ್ತುಗಳ ಹೊಸ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದಾದ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಆಳವಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗುವುದು. 1ಡಿ ನ್ಯಾನೊ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಗಳು ಪರಿಸರ ಸ್ನೇಹಿ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚದಾಯಕವಾಗಿವೆ. ಎರಡು ಆಯಾಮದ ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳು ಎರಡು ಆಯಾಮದ ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳ ಅತ್ಯಂತ ಪ್ರಮುಖ ಲಕ್ಷಣವೆಂದರೆ ಅವುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದು. ಇದರರ್ಥ 2ಡಿ ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಮಾರ್ಪಡಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊ ರಚನೆಗಳ ಮೇಲೆ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಬಹುದು. 2ಡಿ ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೂಯಿಡಿಕ್ ಚಾನೆಲ್ಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುವ ಪದರವಿಲ್ಲದ ವಸ್ತುಗಳಿಗೂ ಸಹ ಅಂತರ ಪದರದ ಜಾಗವನ್ನು ಕುಶಲತೆಯಿಂದ ನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು. 2ಡಿ ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಸರಂಧ್ರ ರಚನೆಗಳಾಗಿ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಬಹುದು, ಇದನ್ನು ಶಕ್ತಿಯ ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಮತ್ತು ವೇಗವರ್ಧಕ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ ಸುಲಭವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ಸಮೂಹ ಸಾರಿಗೆಯನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಬಳಸಬಹುದು. 2ಡಿ ನ್ಯಾನೊ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಗಳು ಸಹ ಕೆಲವು ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ವಸ್ತುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಮಾರ್ಪಡಿಸುವುದರಿಂದ ಕೆಲವು ಅಡ್ಡಪರಿಣಾಮಗಳಿವೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಚಟುವಟಿಕೆ ಮತ್ತು ರಚನಾತ್ಮಕ ಸ್ಥಿರತೆ, ಅವುಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದಾಗ ರಾಜಿ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕೆಲವು ದೋಷಗಳನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುವುದರಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗವರ್ಧಕ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗಾಗಿ ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು, ಆದರೆ ಅಡ್ಡ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಸಹ ಸಂಭವಿಸಬಹುದು, ಇದು ವೇಗವರ್ಧಕದ ರಚನೆಯನ್ನು ಹಾನಿಗೊಳಿಸಬಹುದು. ಮತ್ತೊಂದು ಉದಾಹರಣೆಯೆಂದರೆ, ಇಂಟರ್ಲೇಯರ್ ವಿಸ್ತರಣೆಯು ವೇಗವರ್ಧಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಅಯಾನು ಪ್ರಸರಣ ತಡೆಗೋಡೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು, ಆದರೆ ಇದು ಅದರ ರಚನಾತ್ಮಕ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಸಹ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಈ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ, ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರತೆಯ ನಡುವೆ ರಾಜಿ ಇದೆ. ಎರಡನೇ ಸಮಸ್ಯೆಯೆಂದರೆ ವಿನ್ಯಾಸ ವಿಧಾನಗಳಲ್ಲಿನ ಸ್ಥಿರತೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ಗಳು ಇಂಟರ್ಲೇಯರ್ ಸ್ಪೇಸ್ ಮತ್ತು ಎನರ್ಜಿ ಸ್ಟೋರೇಜ್ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ವೇಗವರ್ಧಕದ ಮುಖ್ಯ ರಚನೆಗಳಾಗಿವೆ, ಆದರೆ ಈ ರಚನೆಗಳು ವೇಗವರ್ಧಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಅಥವಾ ಚಾರ್ಜ್ ಶೇಖರಣಾ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದ ತಿಳುವಳಿಕೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದಿಲ್ಲ. 2ಡಿ ನ್ಯಾನೊ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ ವಿನ್ಯಾಸದ ಬಗ್ಗೆ ಆಳವಾದ ತಿಳುವಳಿಕೆಯ ಅಗತ್ಯವಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಮೂಲಭೂತ ಜ್ಞಾನವು ಈ ರಚನೆಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸುವ ಸ್ಥಿರ ಮತ್ತು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ವಿಧಾನಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಮೂರನೆಯ ಸವಾಲು ಎಂದರೆ ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಬಳಕೆಯಾಗಿದೆ. ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಮತ್ತು ಸಂಸ್ಕರಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಅವುಗಳ ಆಂತರಿಕ ಅಸ್ಥಿರತೆಯಿಂದಾಗಿ 2ಡಿ ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ-ಪ್ರಮಾಣದ ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕಾ-ಪ್ರಮಾಣದ ಅನ್ವಯಗಳ ನಡುವೆ ದೊಡ್ಡ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ರಂಧ್ರಯುಕ್ತ 2ಡಿ ನ್ಯಾನೊ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ ರಚನೆಗಳು ಕಡಿಮೆ ಪ್ಯಾಕಿಂಗ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಇದು ಅವುಗಳನ್ನು ದಟ್ಟವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ಯಾಕ್ ಮಾಡಲು ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿಸುತ್ತದೆ. ಕೈಗಾರಿಕಾ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಈ ವಸ್ತುಗಳ ಬಳಕೆಗಾಗಿ ಇನ್ನೂ ಹೊಸ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ. ಲಿಥಿಯಂ-ಸಲ್ಫರ್ ಆಧಾರಿತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಲಿ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಪ್ರಸ್ತುತ ಅತ್ಯಂತ ಜನಪ್ರಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಶಕ್ತಿ ಶೇಖರಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಪೋರ್ಟಬಲ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ನಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹನಗಳವರೆಗೆ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಲಿ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಪಳೆಯುಳಿಕೆ ಇಂಧನಗಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಲಿಥಿಯಂ ಸಲ್ಫರ್ (ಲಿ-ಎಸ್) ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ ವಿಶ್ವದಾದ್ಯಂತ ಗಮನವನ್ನು ಸೆಳೆಯುತ್ತಿದೆ. ನ್ಯಾಷನಲ್ ನ್ಯಾಚುರಲ್ ಸೈನ್ಸ್ ಫೌಂಡೇಶನ್ ಆಫ್ ಚೀನಾದ (ಗ್ರಾಂಟ್ ನಂ. 21371176 ಮತ್ತು 21201173) ಮತ್ತು ನಿಂಗ್ಬೋ ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಆವಿಷ್ಕಾರ ತಂಡ (ಅನುದಾನ ಸಂಖ್ಯೆ. 2012ಬಿ82001) ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ ಆಧಾರಿತ ಲಿಥಿಯಂ-ಸಲ್ಫರ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದೆ, ಇದು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್/ಸಲ್ಫರ್/ಕಾರ್ಬನ್ ನ್ಯಾನೊ-ಸಂಯುಕ್ತ ಬಹು ಪದರದ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಸಲ್ಫರ್ನ ನ್ಯಾನೊಮೊಡಿಫಿಕೇಶನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಲ್ಫರ್ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸಾಗಣೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ. ಬಹು ಪದರದ ರಚನೆಯನ್ನು (ಜಿ/ಎಸ್/ಸಿ) ಹೊಂದಿರುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್/ಸಲ್ಫರ್/ಕಾರ್ಬನ್ ನ್ಯಾನೊಕಾಂಪೋಸಿಟ್ ಅನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ತಯಾರಿಸಬಹುದು, ಇದರಲ್ಲಿ ನ್ಯಾನೊಸೈಸ್ಡ್ ಸಲ್ಫರ್ ಅನ್ನು ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹಾಳೆಗಳ ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ ಪದರ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಸ್ಫಾಟಿಕ ಇಂಗಾಲದ ಪದರಗಳಿಂದ ಮುಚ್ಚಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ರಚನೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಾಹಕತೆ ಮತ್ತು ಸಲ್ಫರ್ನ ಮೇಲ್ಮೈ ರಕ್ಷಣೆಯನ್ನು ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಸಾಧಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೀಗಾಗಿ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಚಾರ್ಜ್/ವಿಸರ್ಜನೆಯ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಜಿ/ಎಸ್/ಸಿ ಸಂಯುಕ್ತವು ಲಿ-ಎಸ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಭರವಸೆಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಸೌರ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿನ ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಮಾಡಲಾದ ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳು ಪ್ರಸ್ತುತ ಪೀಳಿಗೆಯ ಸೌರ ಕೋಶಗಳ ಪ್ರಮುಖ ನಿರ್ಮಾಣ ಘಟಕಗಳಾಗಿವೆ. ಇಂದಿನ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಸೌರ ಕೋಶಗಳು ವಿವಿಧ ಶಕ್ತಿಗಳಲ್ಲಿ ಬೆಳಕನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲು ಹಲವಾರು ವಿಭಿನ್ನ ಅರೆವಾಹಕಗಳ ಪದರಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಜೋಡಿಸಿವೆ ಆದರೆ ಇನ್ನೂ ಸೂರ್ಯನ ಶಕ್ತಿಯ ಸುಮಾರು 40 ಪ್ರತಿಶತವನ್ನು ಮಾತ್ರ ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ವಾಣಿಜ್ಯಿಕವಾಗಿ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಸೌರ ಕೋಶಗಳು ಕಡಿಮೆ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ (15-20%). ಸ್ಥಾಪಿತ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಕ (ಪಿವಿ) ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಗಿದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಅಸ್ಫಾಟಿಕ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಂಗ್ರಹವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಡೈ-ಸೆನ್ಸಿಟೈಸ್ಡ್ ಸೌರ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ಲಾಸ್ಮೊನಿಕ್ ವರ್ಧನೆ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕದ ಸಿಲಿಕಾನ್ನಲ್ಲಿ ಸುಧಾರಿತ ಬೆಳಕಿನ ಬಲೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ನ್ಯಾನೊ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ಬ್ಯಾಂಡ್ಗ್ಯಾಪ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ ಅಥವಾ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಕ ಸಾಧನಗಳ ನಿರ್ದೇಶನ ಮತ್ತು ಫೋಟಾನ್ ತಪ್ಪಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಸಂಭವನೀಯತೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಬೆಳಕಿನ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಟೈಟಾನಿಯಂ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ (ಟಿಐಒ2) ಕಳೆದ ಕೆಲವು ದಶಕಗಳಲ್ಲಿ ಪಿವಿ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ತನಿಖೆ ಮಾಡಲಾದ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಅದರ ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚ, ಪರಿಸರದ ಸೌಮ್ಯತೆ, ಹೇರಳವಾದ ಬಹುರೂಪಗಳು, ಉತ್ತಮ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅವರ ಪ್ರದರ್ಶನಗಳು ಟಿ. ಐ. ಓ. 2 ವಸ್ತುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದ ಬಹಳ ಸೀಮಿತವಾಗಿವೆ. ಒಂದು ಮಿತಿಯೆಂದರೆ ವೈಡ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಗ್ಯಾಪ್, ಇದು ಟಿಯೋ 2 ಅನ್ನು ನೇರಳಾತೀತ (ಯುವಿ) ಬೆಳಕಿಗೆ ಮಾತ್ರ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಸೌರ ವರ್ಣಪಟಲದ ಕೇವಲ 5 ಪ್ರತಿಶತಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಭಾಗವನ್ನು ಆಕ್ರಮಿಸುತ್ತದೆ. ಇತ್ತೀಚೆಗೆ, ಕೋರ್-ಶೆಲ್ ರಚನಾತ್ಮಕ ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಗಮನವನ್ನು ಸೆಳೆದಿವೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಅವು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಏಕೀಕರಣಗೊಳಿಸುವುದನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತವೆ, ಸುಧಾರಿತ ಭೌತಿಕ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಸ್ಥಿರತೆ, ವಿಷಕಾರಿಯಲ್ಲದ, ಪ್ರಸರಣ, ಬಹು-ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕತೆ), ಇವು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಘಟಕಗಳಿಂದ ಲಭ್ಯವಿಲ್ಲ. ಟಿಯೋ2 ನ್ಯಾನೊ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಗಳಿಗೆ, ಈ ಕೋರ್-ಶೆಲ್ ರಚನಾತ್ಮಕ ವಿನ್ಯಾಸವು ಅವುಗಳ ಅನಾನುಕೂಲಗಳನ್ನು ನಿವಾರಿಸಲು ಒಂದು ಭರವಸೆಯ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ, ಹೀಗಾಗಿ ಸುಧಾರಿತ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಏಕೈಕ ಟಿ. ಐ. ಓ. 2 ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಕೋರ್-ಶೆಲ್ ರಚನಾತ್ಮಕ ಟಿ. ಐ. ಓ. 2 ಸಂಯೋಜನೆಗಳು ಟ್ಯೂನ್ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು, ಹೊಸ ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು ಸಹ ತೋರಿಸುತ್ತವೆ, ಇವು ವಿಶಿಷ್ಟ ಕೋರ್-ಶೆಲ್ ರಚನೆಗಳಿಂದ ಹುಟ್ಟಿಕೊಂಡಿವೆ. ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ ಇಂಧನ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳಾದ ನ್ಯಾನೊ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಗಳನ್ನು ಶಕ್ತಿಯ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ವಿವಿಧ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಬಳಸಬಹುದು. ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ ಇಂಧನ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು ಇಂಗಾಲದ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ದಹನ ಇಂಧನಗಳ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಸಹ ಬಹಳ ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿವೆ. ಸೆರಿಯಮ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ಗಳು ಅವುಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಮತ್ತು ಪರಿಮಾಣದ ಅನುಪಾತದಿಂದಾಗಿ ಉರಿಯದ ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ಗಳು ಮತ್ತು ಇತರ ಸಣ್ಣ ಕಣಗಳ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ವೇಗವರ್ಧಿಸುವಲ್ಲಿ ಬಹಳ ಉತ್ತಮವೆಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಜೊತೆಗೆ ಎಂಜಿನ್ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಮತ್ತು ಎನ್ಒಎಕ್ಸ್ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸಲು ಎಂಜಿನ್ಗಳ ದಹನ ಕೊಠಡಿಯೊಳಗಿನ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇಂಗಾಲದ ನ್ಯಾನೊ ಕಣಗಳ ಸೇರ್ಪಡೆಯು ಜೆಟ್ ಇಂಧನದಲ್ಲಿ ಸುಡುವ ದರ ಮತ್ತು ದಹನ ವಿಳಂಬವನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸಿದೆ. ಜೈವಿಕ ಇಂಧನ ಮತ್ತು ಡೀಸೆಲ್ ಇಂಧನಗಳಿಗೆ ಕಬ್ಬಿಣದ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು ಇಂಧನ ಬಳಕೆ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ಗಳ ಪರಿಮಾಣದ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯಲ್ಲಿ 3-6%, ಕಾರ್ಬನ್ ಮಾನಾಕ್ಸೈಡ್ 6-12% ಮತ್ತು ಸಾರಜನಕ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳು 4-11% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿರುವುದನ್ನು ಒಂದು ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿವೆ. ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳು ಇಂಧನದ ಶಕ್ತಿಯ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹಲವಾರು ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದಾದರೂ, ಅವುಗಳ ಬಳಕೆಯ ನ್ಯೂನತೆಯೆಂದರೆ ಪರಿಸರದ ಮೇಲೆ ನ್ಯಾನೊ ಕಣಗಳ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿದೆ. ಇಂಧನದಲ್ಲಿ ಸೆರಿಯಮ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳೊಂದಿಗೆ, ಈ ವಿಷಕಾರಿ ಕಣಗಳ ಜಾಡಿನ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ನಿಷ್ಕಾಸದೊಳಗೆ ಹೊರಸೂಸಬಹುದು. ಡೀಸೆಲ್ ಇಂಧನದಲ್ಲಿರುವ ಸೆರಿಯಮ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಉರಿಯೂತವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಇಲಿಗಳಲ್ಲಿ ಶ್ವಾಸನಾಳದ ಅಲ್ವಿಯೋಲಾರ್ ಲ್ಯಾವೆಜ್ ದ್ರವವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇದು ಕಳವಳಕಾರಿಯಾಗಿದೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ರಸ್ತೆ ದಟ್ಟಣೆ ಇರುವ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ, ಈ ಕಣಗಳು ಸಂಗ್ರಹವಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಆರೋಗ್ಯದ ಮೇಲೆ ಪ್ರತಿಕೂಲ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತವೆ. ಡೀಸೆಲ್ ಇಂಧನಗಳ ಅಪೂರ್ಣ ದಹನದಿಂದ ಸೃಷ್ಟಿಯಾದ ನೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ಸಂಭವಿಸುವ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ಗಳು ಸಹ ಡೀಸೆಲ್ ಹೊಗೆಯ ವಿಷತ್ವಕ್ಕೆ ದೊಡ್ಡ ಕೊಡುಗೆ ನೀಡುತ್ತವೆ. ಇಂಧನಗಳಿಗೆ ಕೃತಕ ನ್ಯಾನೊ ಕಣಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವುದರಿಂದ ದಹನದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ವಿಷಕಾರಿ ಕಣಗಳ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ನಿವ್ವಳ ಪ್ರಮಾಣವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆಯೇ ಎಂಬುದನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಶೋಧನೆಗಳನ್ನು ನಡೆಸಬೇಕಾಗಿದೆ. ಆರ್ಥಿಕ ಪ್ರಯೋಜನಗಳು ಶಕ್ತಿಯ ಸೆರೆಹಿಡಿಯುವಿಕೆ, ವರ್ಗಾವಣೆ ಮತ್ತು ಶೇಖರಣೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ನ್ಯಾನೊ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸುವ ಕಡೆಗೆ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಇತ್ತೀಚಿನ ಬದಲಾವಣೆಯು ಸಮಾಜದ ಮೇಲೆ ಅನೇಕ ಸಕಾರಾತ್ಮಕ ಆರ್ಥಿಕ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಮುಂದುವರಿಯುತ್ತದೆ. ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಗ್ರಾಹಕ ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಮತ್ತು ಎಂಜಿನಿಯರ್ಗಳಿಗೆ ಒದಗಿಸುವ ವಸ್ತುಗಳ ನಿಯಂತ್ರಣವು ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ನ್ಯಾನೊ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಬಳಕೆಯಿಂದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಸೆರೆಹಿಡಿಯುವುದು ಮತ್ತು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವುದು ಭವಿಷ್ಯದಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು, ಏಕೆಂದರೆ ನ್ಯಾನೊ ಸಾಮಗ್ರಿಗಳ ತಯಾರಿಕೆಯ ವೆಚ್ಚವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯೊಂದಿಗೆ ಕಡಿಮೆ ದುಬಾರಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ ಶಕ್ತಿಯ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿನ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಸಮಸ್ಯೆಯೆಂದರೆ ದಹನದ ಉಪ-ಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿ ತ್ಯಾಜ್ಯ ಶಾಖದ ಉತ್ಪಾದನೆಯಾಗಿದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ಒಂದು ಸಾಮಾನ್ಯ ಉದಾಹರಣೆಯೆಂದರೆ ಆಂತರಿಕ ದಹನ ಎಂಜಿನ್ನಲ್ಲಿದೆ. ಆಂತರಿಕ ದಹನಕಾರಿ ಯಂತ್ರವು ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ನಿಂದ ಸುಮಾರು 64 ಪ್ರತಿಶತದಷ್ಟು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಶಾಖವಾಗಿ ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದರ ಸುಧಾರಣೆಯೊಂದೇ ಗಮನಾರ್ಹ ಆರ್ಥಿಕ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಬೀರಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಆಂತರಿಕ ದಹನಕಾರಿ ಯಂತ್ರವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವುದು ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ತ್ಯಾಗ ಮಾಡದೆ ಅತ್ಯಂತ ಕಷ್ಟಕರವೆಂದು ಸಾಬೀತಾಗಿದೆ. ನ್ಯಾನೊ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಬಳಕೆಯ ಮೂಲಕ ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವುದು ಆಣ್ವಿಕವಾಗಿ ಅನುಗುಣವಾದ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು, ಪಾಲಿಮರ್ ಪೊರೆಗಳು ಮತ್ತು ಸುಧಾರಿತ ಇಂಧನ ಸಂಗ್ರಹಣೆಯನ್ನು ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ ಹೆಚ್ಚು ಸಮರ್ಥನೀಯವಾಗಿದೆ. ಇಂಧನ ಕೋಶವು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಲು, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ರೂಪಾಂತರದ, ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪರಮಾಣುಗಳ ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲು ಉದಾತ್ತ-ಲೋಹದ ವೇಗವರ್ಧಕ (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಪ್ಲಾಟಿನಂ, ಇದು ತುಂಬಾ ದುಬಾರಿಯಾಗಿದೆ) ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ರೀತಿಯ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಇಂಗಾಲದ ಮಾನಾಕ್ಸೈಡ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಅತ್ಯಂತ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಇದನ್ನು ಎದುರಿಸಲು, ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲದ ಮಾನಾಕ್ಸೈಡ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಆಲ್ಕೋಹಾಲ್ಗಳು ಅಥವಾ ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಅಪೂರ್ಣ ದಹನವನ್ನು ಮಿತಿಗೊಳಿಸುವ ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲದ ಮಾನಾಕ್ಸೈಡ್ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ನ್ಯಾನೊ ಫ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಶನ್ ಮೂಲಕ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಬಹುದು, ಇದು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ. ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಇಂಧನ ಕೋಶದ ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಶಕ್ತಿ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಸಹ ನೋಡಿ.