In een nieuwe studie onder leiding van instituutsprofessor Maurizio Porfiri aan de NYU Tandon, onderzoekers toonden een nieuw bedieningsprincipe - om elektrische energie in beweging om te zetten. Dit activeringsmechanisme is gebaseerd op solvatatie, de interactie tussen opgeloste en oplosmiddelmoleculen in een oplossing. Dit fenomeen is vooral belangrijk in water, omdat de moleculen polair zijn:zuurstof trekt meer elektronen aan dan waterstof, zodanig dat zuurstof een licht negatieve lading heeft en waterstof een licht positieve. Dus, watermoleculen worden aangetrokken door geladen ionen in oplossing, vormen schelpen om hen heen. Dit microscopische fenomeen speelt een cruciale rol in de eigenschappen van oplossingen en in essentiële biologische processen zoals eiwitvouwing, maar voorafgaand aan deze studie was er geen bewijs van mogelijke macroscopische mechanische gevolgen van solvatatie.

De groep onderzoekers, waaronder ook Alain Boldini, een doctoraat kandidaat bij de afdeling Werktuigbouwkunde en Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek aan de NYU Tandon, en Dr. Youngsu Cha van het Korea Institute of Science and Technology, stelde voor dat solvatatie kan worden benut om macroscopische vervormingen in materialen te produceren. Hiertoe, Porfiri en zijn groep gebruikten ionomeermembranen, unieke polymere materialen waarin negatieve ladingen niet kunnen bewegen. Positieve ionen kunnen gemakkelijk deze membranen binnendringen, terwijl negatieve ionen erdoor worden afgestoten. Om de bediening te demonstreren, ionomeermembranen werden ondergedompeld in een oplossing van water en zout, tussen twee elektroden. Door een spanning over de elektroden aan te brengen, bezweek het membraan. De krant, "Oplossing gedreven elektrochemische aandrijving, " is gepubliceerd in de American Physical Society's Fysieke beoordelingsbrieven .

Volgens het model ontwikkeld door Porfiri en zijn groep, de spanning veroorzaakte een stroom van positieve ionen naar de negatieve elektrode. Deze ionen kwamen van één kant het membraan binnen, samen met de watermoleculen in hun solvatatieschillen. Aan de andere kant van het membraan positieve ionen en hun solvatatieschillen werden naar buiten gesleept. Het membraan reageerde als een spons:de kant vol water zette uit, terwijl de kant met minder water kromp. Deze differentiële zwelling veroorzaakte de macroscopische buiging van het membraan. Het bestuderen van aandrijving met verschillende ionen helpt dit fenomeen te begrijpen, omdat verschillende ionen een verschillend aantal watermoleculen om zich heen aantrekken.

De ontdekking van macroscopische mechanische gevolgen van solvatatie maakt de weg vrij voor meer onderzoek naar membranen. De groep verwacht toepassingen op het gebied van elektrochemische cellen (batterijen, brandstofcellen, en elektrolyse), die vaak afhankelijk zijn van de membranen die in deze studie zijn gebruikt. Deze membranen hebben ook overeenkomsten met natuurlijke membranen, zoals celmembranen, waarop de mechanische effecten van solvatatie grotendeels onbekend zijn.