Физики планируют безгранично добывать энергию из графена

Команда физиков из Университета Арканзаса успешно разработала схему, способную улавливать тепловое движение графена и преобразовывать его в электрический ток сообщает phys.org.

"Схема сбора энергии на основе графена может быть встроена в чип, чтобы обеспечить чистое, неограниченное, низковольтное питание для небольших устройств или датчиков", - сказал Пол Тибадо, профессор физики и ведущий исследователь в области открытия.

Полученные результаты, опубликованные в журнале Physical Review, являются доказательством теории, разработанной физиками в начале трехлетней давности, что автономный графен—один слой атомов углерода—рябит и изгибается таким образом, что обеспечивает сбор энергии.

Команда Тибадо обнаружила, что при комнатной температуре тепловое движение графена действительно индуцирует переменный ток (AC) в цепи, достижение, которое считалось невозможным.

Еще в 1950-х годах физик Леон Бриллюэн опубликовал эпохальную работу, опровергающую идею о том, что добавление одного диода, одностороннего электрического затвора, в схему является решением проблемы сбора энергии из броуновского движения. Зная это, группа Тибадо построила свою схему с двумя диодами для преобразования переменного тока в постоянный ток (DC). Когда диоды находятся в оппозиции, позволяя току течь в обе стороны, они обеспечивают отдельные пути через цепь, производя пульсирующий постоянный ток, который выполняет работу на нагрузочном резисторе.

Кроме того, они обнаружили, что их конструкция увеличивает количество подаваемой энергии. "Мы также обнаружили, что включение-выключение, похожее на переключение поведение диодов фактически усиливает подаваемую мощность, а не уменьшает ее, как считалось ранее", - сказал Тибадо. "Скорость изменения сопротивления, обеспечиваемая диодами, добавляет дополнительный фактор к мощности".

Команда также обнаружила, что относительно медленное движение графена индуцирует ток в цепи на низких частотах, что важно с технологической точки зрения, поскольку электроника функционирует более эффективно на более низких частотах.

"Люди могут думать, что ток, протекающий в резисторе, заставляет его нагреваться, но броуновский ток этого не делает. На самом деле, если ток не течет, резистор остынет", - объяснил Тибадо. - То, что мы сделали, - это перенаправили ток в цепи и превратили его во что-то полезное".

Следующая задача команды-определить, можно ли хранить постоянный ток в конденсаторе для последующего использования, что требует миниатюризации схемы и нанесения ее на кремниевую пластину или чип. Если бы миллионы таких крошечных микросхем можно было построить на чипе размером 1 на 1 миллиметр, они могли бы служить заменой маломощных батарей.