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チームが以前に設計したシステムのレンダリング / image credit:Derek Lovley/Ella Maru Studio・雷雲のメカニズムを応用、決め手は極小の穴
　ヤオ助教は以前、バクテリア由来のタンパク質を用いて、空気中の水分から発電する装置を作ったことがある。

　ところが、その後の研究で、じつは十分に小さな孔さえあれば、色々な素材で同じ発電効果を得られることがわかったのだ。

　それは無機物でも、有機物でも、生物でもいい。こうした発電素材をヤオ氏らは「Air-gen」と呼んでいる。空気発電という意味だ。

　Air-genが空気から発電できる仕組みは、ある分子がほかの分子にぶつかる前に移動できる平均的な距離（平均自由行程）をうまく利用したものだ。

　空気に含まれる水分子の場合、その距離はおよそ100ナノメートル、髪の毛の1000分の1以下の距離だ。

　Air-genは2層のフィルムで構成されており、上層には100ナノメートル未満の小さな孔が開けられている。すると水分子の平均自由行程のために、孔がふるいのような役割を果たすようになる。

　水分子は孔から下層フィルムに流れ込もうとするのだが、一度には入りきれないので、そこで密集して自然に電荷を帯びるようになる。

　一方、下層フィルムにも電荷を帯びた水分子が流れ込むが、その量は上層より少ないので、上層と下層で電荷のバランスが崩れる。すると、ちょうど雲の中で稲妻が走るのと同じような感じで、電気が流れるのだ。

　あとはこのフィルムに電極をつないで電気を取り出してやればいい。