Ученые смогли получить энергию из теплового движения графена при комнатной температуре, что потенциально может стать чистым источником безграничной энергии для небольших устройств в будущем. Случайное движение частиц, обнаруженное в графене, создает электрический ток, который можно использовать в различных целях.
«Схема сбора энергии на основе графена может быть встроена в микросхему, чтобы обеспечить чистое, безграничное низковольтное питание для небольших устройств или датчиков», — говорят авторы исследования.
Новое исследование основано на предыдущей работе этой же группы ученых, в которой было показано, что отдельный атом графена колеблется и изгибается таким образом, что его можно использовать для получения энергии. Однако происхождение этой ряби на нанометровом уровне все еще остается под вопросом. Авторы отмечают, что эффект может возникать из-за взаимодействия субатомных частиц в материале.
Важнейшей частью разработки системы было использование двух диодов в цепи для преобразования исходного переменного тока в постоянный. Это позволяло току проходить через цепь в обоих направлениях, по разным путям.
В результате возникает пульсирующий постоянный ток, который может потенциально питать небольшие электронные устройства. Другой вывод исследование заключается в том, что конструкция системы с двумя диодами помогла увеличить мощность передаваемой энергии.
Исследования показывают, что между графеном и цепью существует симбиотическая установка, которая позволяет избежать конфликта со вторым законом термодинамики, поддерживая однородную температуру, чтобы тепло не распространялось. Другими словами, ток, протекающий в резисторе, не нагревает его.
Медленное движение графена означает, что в цепи индуцируется ток на низких частотах, и это важно для эффективности.
В последующих исследования ученые должны решить, как применить систему на практике. В первую очередь нужно выяснить, можно ли сохранить энергию в конденсаторе для дальнейшего использования.
Хотя энергия производится графеном в небольших количествах, однажды он может стать заменой маломощным батареям — и ему не потребуется перезарядка или замена.
Исследование опубликовано в журнале Physical Review E.