Fizičari iz Sjedinjenih Država slučajno su otkrili da grafen može stvarati energiju koristeći okoliš i postat će nova riječ u energiji i bionici u bliskoj budućnosti.
Postojanje grafena u prirodi fenomen je koji je postao moguć zbog činjenice da su znanstvenici pronašli "rupu" u zakonima fizike i prisilili kontinuirano dvodimenzionalno atomsko platno da se ponaša poput trodimenzionalnog materijala. Sve više i više novih studija otkrivaju korisne primjene ovog materijala, a predviđanja zvuče vrlo ohrabrujuće: pokazalo se da se grafen može koristiti za dobivanje gotovo beskonačne količine energije!
Slučajno otkriće
Tim fizičara predvođen istraživačima sa Sveučilišta u Arkansasu otkrio je otkriće slučajno. Izvorna svrha njihovog ispitivanja bila je proučavanje vibracija grafena - ali za što?
Svi smo upoznati sa zrnastim grafitom, koji se obično koristi u kombinaciji s keramičkim komponentama za stvaranje olovke za olovku. Crna traka koja ostaje nakon što olovka olovaka pređe preko papira zapravo su tanki listovi ugljikovih atoma koji se lako kliznu jedan o drugome. Fizičari se dugi niz godina pitaju: je li moguće izolirati takav lim i učiniti ga neovisnom dvodimenzionalnom ravninom?
2004. godine uspjeli su fizičari sa Sveučilišta u Manchesteru. Da bi postojali odvojeno jedan od drugog, listovi ugljikovih atoma moraju se ponašati poput trodimenzionalnog materijala kako bi osigurali potrebnu stabilnost. Pokazalo se da je "rupa" u ovom slučaju pomicanje pokretnih atoma, što daje grafenu svojstva treće dimenzije. Drugim riječima, grafen nikad nije bio 100% ravan - vibrirao je na atomskoj razini kako se njegove veze ne bi spontano raspadale.
Da bi izmjerio razinu ovog pomaka i vibracije fizičar Paul Tibado nedavno je vodio grupu diplomiranih studenata i napravio vrlo jednostavnu studiju s njima. Znanstvenici su položili listove grafena na posebnu bakrenu mrežu i promatrali promjene položaja atoma mikroskopom. Međutim, brojke iz nekog razloga nisu odgovarale očekivanom modelu. Štoviše, podaci su varirali od pokusa do suđenja.
Promotivni video:
Grafen kao izvor energije
Thibado je odlučio pokus pokrenuti u drugom smjeru, pokušavajući pronaći prikladan predložak i promijenio način na koji je analizirao podatke. Istraživači su podijelili svaku sliku snimljenu tijekom mjerenja u pod slike. Strategija se pokazala ispravnom: slika velikih razmjera nije dopuštala proučavanje zakona gibanja atoma, ali analiza njegovih podataka kao rezultat omogućila je otkrivanje nečeg zanimljivog. Pretpostavljalo se da su se grafenski listovi kretali po istom principu kao i savijeni metalni lim - ali ta se pretpostavka pokazala lažnom.
Pokazalo se da je cijela poanta u takozvanim "Levy letovima" - obrascima malih slučajnih fluktuacija u kombinaciji s naglim, oštrim pomacima. Takvi su sustavi ranije promatrani u biološkim i klimatskim sustavima, ali fizičari su ih vidjeli prvi put na atomskoj skali. Mjereći brzinu i razmjere tih grafenskih valova, Thibado je sugerirao da se oni mogu koristiti za vađenje energije iz okoliša.
Sve dok temperatura okoliša sprečava "ugodno" kretanje atoma grafena jedan prema drugom, oni će i dalje pulsirati i savijati se. Postavite elektrode na obje strane dijela ovog grafena i imate maleni generator. Prema proračunima, grafen veličine 10x10 mikrona ima snagu 10 mikrota. S obzirom da glava klina može smjestiti čak 20 000 ovih kvadrata, takva "powerhouse" ne izgleda baš impresivno, zar ne? Međutim, ta će snaga na sobnoj temperaturi biti dovoljna da energiji pruži neki mali uređaj - na primjer, ručni sat. Zanimljivo je i da u budućnosti takva metoda dobivanja energije može dovesti do stvaranja bioimplantata, koji neće trebati glomazne baterije.
Zaključak
Chibado trenutno surađuje sa znanstvenicima američkog laboratorija za pomorstvo kako bi vidjeli ima li ova strategija budućnost. Možda će grafen postati izvor „energije budućnosti“, što će tehnologijama omogućiti da u skoroj budućnosti napravi značajan proboj.
Vasily Makarov