(University of Arkansas) Forskere har været i stand til at trække strøm fra den termiske bevægelse afgrafenved stuetemperatur, hvilket potentielt giver os en ren fremtidig kilde til ubegrænset energi til små enheder.
Tilgangen udnytter klogt både den krusning på nanometerstørrelse og den brownske bevægelse - tilfældig bevægelse af partikler - fundet i grafen , der producerer en elektrisk strøm, der kan bruges til en række forskellige formål.
'Et energiopsamlingskredsløb baseret på grafen kunne inkorporeres i en chip for at give ren, grænseløs lavspændingsstrøm til små enheder eller sensorer,' siger fysiker Paul Thibado , fra University of Arkansas.
Forskningen trækker på Tidligere arbejde fra det samme laboratorium, hvor fritstående grafen viste sig at kruse og spænde på en måde, der kunne høstes for energi.
'Oprindelsen af disse nanometer-store krusninger er stadig et åbent spørgsmål' skriver holdet i deres undersøgelse , og bemærker, at grafen krusningen ser ud til at stamme fra subatomære partikelinteraktioner i materialet.
En afgørende del af udviklingen af deres system var at bruge to dioder i kredsløbet til at konvertere den oprindelige vekselstrøm (AC) til jævnstrøm (DC). Dette gjorde det muligt for strømmen at flyde begge veje gennem kredsløbet langs separate stier.
Slutresultatet er en pulserende jævnstrøm, der kan udføre arbejde på en belastningsmodstand og potentielt tænde for små elektroniske enheder. En anden opdagelse var, at systemets to-diode-design var med til at øge mængden af leverede strøm.
'Vi fandt også ud af, at diodernes tænd-sluk-lignende opførsel faktisk forstærker den leverede effekt, snarere end at reducere den, som tidligere antaget,' siger Thibado .
'Hastigheden af ændring i modstand, som dioderne giver en ekstra faktor til effekten.'
Hvad forskningen viser er en symbiotisk opsætning mellem grafen og kredsløbet, som undgår at komme i konflikt medtermodynamikkens anden lovved at opretholde én ensartet temperatur, så varme ikke overføres. Strømmen i modstanden varmer den ikke op, med andre ord.
Denne del af forskningen skylder meget stokastisk termodynamik , et relativt nyt studiefelt, der ser på, hvordan makroen og mikroen interagerer i systemer, når det kommer til samspillet mellem energi og varme.
Den langsomme bevægelse af grafen betyder, at der induceres strøm i kredsløbet ved lave frekvenser, og det er vigtigt for effektiviteten.
Den næste udfordring bliver at finde ud af, hvordan systemet kan implementeres og bruges til noget praktisk – først ved at finde ud af, om energien kan lagres i en kondensator til senere brug.
Mens energien produceret af fritstående grafen sandsynligvis vil være ret lille, kan den en dag være en erstatning for lavt strømforbrugende batterier – og den behøver hverken genoplades eller udskiftes. Alt, hvad der får os til at rengøre,fremtiden for vedvarende energier altid en velkommen udvikling, uanset hvor lille.
Forskningen er publiceret i Fysisk gennemgang E .