Міжнародному колективу вчених вперше вдалося точно виміряти вміст іонів у порах суперконденсатора під час його зарядки і розрядки. Для цього автори використовували спектроскопію ядерного магнітного резонансу (ЯМР) і зважування на кварцових мікровесах. Нові дані дозволили уточнити механізм зарядки-розрядки мікроконденсатора при різних потенціалах. Робота опублікована в.
За допомогою спектроскопії ЯМР автори вимірювали концентрацію іонів у порах вуглецевого суперконденсатора. Як електроліт вчені використовували тетрафторборат тетраетилфосфонію, за мітками в якому (31P і 19F) і проводився вимір. Для уточнення цих результатів використовували мікровзішування на кварцових вагах. Цей метод заснований на вимірюванні частоти коливань кристала кварцу, яка змінюється, якщо на кристал поміщають вантаж різної маси.
Виявилося, що залежно від потенціалу вуглецевого електрода і концентрації електроліту в системі лідирує один з двох механізмів зарядки. В області негативних потенціалів (від 0 до − 1,5 вольт) переважала адсорбція протиіонів на поверхні конденсатора, тоді як в області позитивних потенціалів (до + 1.5 вольт) спостерігалися реакції іонного обміну. В експериментах на мікровесах виявлялося, що в разі іонної адсорбції маса конденсатора збільшувалася, а під час іонного обміну - зменшувалася, так як катіони і аніони володіли різною молекулярною масою.
Вчені відзначають, що в більшості випадків в порах знаходилися як катіони, так і аніони, що істотно позначається на ємності конденсатора. Авторам також вдалося знайти режим, в якому ємність змінюється найбільше: коли під час зарядки всі іони одного знака з електродом вже покинули пору, але протиіони не досягли в ній максимальної концентрації. Існування цього режиму було показано так само за допомогою комп'ютерного моделювання.
Суперконденсатори - або «іоністори» - є проміжною ланкою між звичайними мікроелектронними конденсаторами і хімічними джерелами струму. На відміну від звичайних конденсаторів, де заряди розділяються прошарком діелектрика, в суперконденсаторах роль обкладок відіграє шар Гельмгольца - «плівка» з іонів, що адсорбувалися на поверхні електрода. Суперконденсатори мають низку переваг, наприклад, високу швидкість зарядки і більшу надійність. До їх недоліків відноситься мала вихідна напруга і порівняно низька питома енергія. Дослідження молекулярних механізмів у суперконденсаторах спрямовані на підвищення їх ефективності і створення батарей нового покоління.