Fyzici zo Spojených štátov náhodou objavili, že grafén môže vyrábať energiu pomocou prostredia a v blízkej budúcnosti sa stane novým slovom v oblasti energetiky a bioniky.
Existencia grafénu v prírode je jav, ktorý sa stal možným v dôsledku skutočnosti, že vedci našli medzeru v zákonoch fyziky a prinútili nepretržité dvojrozmerné atómové plátno, aby sa správalo ako trojrozmerný materiál. Stále viac nových štúdií odhaľuje užitočné aplikácie tohto materiálu a predpovede znejú veľmi povzbudivo: ukázalo sa, že grafén možno použiť na získanie takmer nekonečného množstva energie!
Náhodný objav
Tím fyzikov pod vedením vedcov z University of Arkansas objavil tento objav náhodou. Pôvodným účelom ich testovania bolo študovať vibrácie grafénu - ale na čo?
Všetci poznáme zrnitý grafit, ktorý sa bežne používa v spojení s keramickými komponentmi na vytvorenie ceruzky. Čierny pás, ktorý zostane po tom, čo ceruzka vedie cez papier, je v skutočnosti tenká vrstva atómov uhlíka, ktorá sa ľahko posúva po sebe. Fyzici sa už mnoho rokov pýtajú: je možné izolovať taký list a urobiť z neho nezávislú dvojrozmernú rovinu?
V roku 2004 uspeli fyzici z University of Manchester. Aby sa vrstvy atómov uhlíka mohli navzájom oddeliť, musia sa správať ako trojrozmerný materiál, aby sa zabezpečila potrebná stabilita. Ukázalo sa, že „medzerou“je v tomto prípade vytesnenie mobilných atómov, čo dáva grafénu vlastnosti tretej dimenzie. Inými slovami, grafén nikdy nebol na 100% plochý - vibroval na atómovej úrovni, takže jeho väzby sa samovoľne neklesli.
Fyzik Paul Tibado nedávno viedol skupinu postgraduálnych študentov, aby s nimi zmeral úroveň tohto vysídlenia a vibrácií, a vedel s nimi veľmi jednoduché štúdium. Vedci položili listy grafénu na špeciálnu medenú sieť a mikroskopom pozorovali zmeny pozícií atómov. Čísla však z nejakého dôvodu nezodpovedali očakávanému modelu. Údaje sa navyše medzi jednotlivými pokusmi líšili.
Propagačné video:
Grafén ako zdroj energie
Thibado sa rozhodol experiment zobrať iným smerom, pokúsiť sa nájsť vhodnú šablónu a zmeniť spôsob, akým analyzoval údaje. Vedci rozdelili každý obrázok nasnímaný počas merania na podobraz. Stratégia sa ukázala ako správna: rozsiahly obraz neumožnil študovať zákony pohybu atómov, ale analýza jeho údajov v dôsledku toho umožnila zistiť niečo zaujímavé. Predpokladalo sa, že grafénové plechy sa pohybovali na rovnakom princípe ako ohýbané plechy - ale tento predpoklad sa ukázal byť nepravdivý.
Ukázalo sa, že celý bod je v tzv. „Levyho lete“- vzory malých náhodných výkyvov kombinovaných s náhlymi, prudkými posunmi. Takéto systémy boli predtým pozorované v biologických a klimatických systémoch, fyzici ich však prvýkrát videli v atómovom meradle. Meraním rýchlosti a mierky týchto grafénových vĺn Thibado navrhol, že by sa mohli použiť na získavanie energie z prostredia.
Pokiaľ teplota prostredia bráni vzájomnému „pohodlnému“pohybu atómov grafénu, budú sa naďalej pulzovať a ohýbať. Umiestnite elektródy na obe strany časti tohto grafénu a máte malý generátor. Podľa výpočtov má grafen 10 x 10 mikrometrov grafen výkon 10 mikrowattov. Vzhľadom na to, že hlava špendlíka sa zmestí až na 20 000 týchto štvorcov, nevyzerá taký „powerhouse“veľmi pôsobivo, však? Táto sila pri izbovej teplote však bude stačiť na dodanie energie niektorému malému prístroju - napríklad náramkové hodinky. Je tiež zaujímavé, že takýto spôsob získavania energie môže v budúcnosti viesť k vytvoreniu bioimplantátov, ktoré nebudú potrebovať objemné batérie.
záver
Chibado v súčasnosti spolupracuje s vedcami v US Naval Research Laboratory, aby zistil, či má táto stratégia budúcnosť. Možno to bude grafén, ktorý sa stane zdrojom „energie budúcnosti“, čo umožní technológiám, aby v blízkej budúcnosti urobili významný prielom.
Vasily Makarov