Fyzici ze Spojených států náhodou objevili, že grafen může generovat energii pomocí prostředí a v blízké budoucnosti se stane novým slovem v oblasti energie a bioniky.
Existence grafenu v přírodě je fenomén, který se stal možným díky skutečnosti, že vědci našli v zákonech fyziky „mezeru“a donutili nepřetržité dvourozměrné atomové plátno, aby se chovalo jako trojrozměrný materiál. Stále více nových studií odhaluje užitečné aplikace tohoto materiálu a předpovědi zní velmi povzbudivě: ukázalo se, že grafen lze použít k získání téměř nekonečného množství energie!
Náhodný objev
Tým fyziků vedený vědci z University of Arkansas provedl objev náhodou. Původním účelem jejich testování bylo studovat vibrace grafenu - ale za co?
Všichni jsme obeznámeni s zrnitým grafitem, který se běžně používá ve spojení s keramickými komponenty k vytvoření tužkové hřídele. Černý pruh, který zůstane poté, co tužka vede přes papír, je ve skutečnosti tenké listy atomů uhlíku, které se snadno klouže po sobě. Po mnoho let se fyzici divili: je možné izolovat takový list a učinit z něj nezávislou dvourozměrnou rovinu?
V roce 2004 uspěli fyzici z University of Manchester. Aby existovaly odděleně od sebe, musí se listy atomů uhlíku chovat jako trojrozměrný materiál, aby zajistily nezbytnou stabilitu. Ukázalo se, že „mezerou“je v tomto případě přemístění mobilních atomů, což dává grafenu vlastnosti třetí dimenze. Jinými slovy, grafen nikdy nebyl stoprocentně plochý - vibroval na atomové úrovni, aby se jeho vazby spontánně nerozkládaly.
Fyzik Paul Tibado nedávno vedl skupinu postgraduálních studentů, aby s nimi změřil úroveň tohoto vysídlení a vibrací, a vedl s nimi velmi jednoduché studium. Vědci položili listy grafenu na speciální měděnou síť a mikroskopem pozorovali změny pozic atomů. Čísla však z nějakého důvodu neodpovídala očekávanému modelu. Data se navíc v jednotlivých pokusech lišila.
Propagační video:
Grafen jako zdroj energie
Thibado se rozhodl experiment experimentovat jiným směrem, pokusil se najít vhodnou šablonu a změnil způsob, jakým analyzoval data. Vědci rozdělili každý snímek pořízený během měření na dílčí obrazy. Ukázalo se, že strategie je správná: velký obrázek neumožnil studovat zákony pohybu atomů, ale analýza jeho údajů umožnila zjistit něco zajímavého. Předpokládalo se, že grafenové plechy se pohybovaly na stejném principu jako ohýbané plechy - ale tento předpoklad se ukázal být nepravdivý.
Ukázalo se, že celý bod je v tzv. „Levyho letu“- vzorech malých náhodných výkyvů v kombinaci s náhlými, ostrými posuny. Takové systémy byly dříve pozorovány v biologických a klimatických systémech, ale fyzici je viděli poprvé v atomovém měřítku. Měřením rychlosti a měřítka těchto grafenových vln Thibado navrhl, že by mohly být použity k extrahování energie z prostředí.
Dokud teplota prostředí zabrání „pohodlnému“pohybu atomů grafenu vůči sobě, budou i nadále pulzovat a ohýbat se. Umístěte elektrody na každou stranu části tohoto grafenu a máte malý generátor. Podle výpočtů má grafen 10 x 10 mikronů grafen výkon 10 mikrowattů. Vzhledem k tomu, že hlava špendlíku se vejde až na 20 000 těchto čtverců, nevypadá takový „powerhouse“příliš působivě, že? Tato síla při pokojové teplotě však bude stačit k tomu, aby poskytovala energii některému malému přístroji - například náramkové hodinky. Je také zajímavé, že takový způsob získávání energie může v budoucnu vést k vytvoření bioimplantátů, které nebudou potřebovat objemné baterie.
Závěr
Chibado v současné době spolupracuje s vědci z americké námořní výzkumné laboratoře, aby zjistil, zda má tato strategie budoucnost. Možná to bude grafen, který se stane zdrojem „energie budoucnosti“, což umožní technologiím v blízké budoucnosti dosáhnout významného průlomu.
Vasily Makarov