Створено графеновий пристрій, що перетворює Броунівський рух в електричну енергію

Група дослідників з арканзаська університету розробила електронну схему з ключовими компонентами, виготовленими з графена, яка здатна перетворювати енергію теплового руху в електрику. Вчені стверджують, що така технологія збору і перетворення вторинної теплової енергії може бути розміщена прямо на поверхні кристалів напівпровідникових чіпів і вона, ця технологія, може стати безмежним джерелом екологічно чистої енергії для датчиків і мініатюрних електронних пристроїв з розряду Інтернету Речей.

Це досягнення є результатом відкриття, зробленого вченими з Арканзасу ще три роки тому. Тоді вченим вдалося виявити, що частинки графена, який є формою вуглецю з кристалічною решіткою одноатомної товщини, вібрують своєрідним способом під впливом броунівського руху і ці вібрації можна використовувати для збору електричної енергії. Дане відкриття було досить спірним, так як воно йшло врозріз з теорією Річарда Фейнмана (Richard Feynman), згідно з якою тепловий рух атомів і молекул, відоме як Броунівський рух, не може бути використано для виробництва корисної роботи.

Однак фізики з арканзаська університету знайшли, що вже при кімнатній температурі рух атомів вуглецю в графені можуть спровокувати появу змінного електричного струму в спеціальною схемою, то, що раніше вважалося неможливим. Також дослідники з’ясували, що кількість виробленої енергії можна збільшити за рахунок спеціального дизайну схеми і конструкції її графенових елементів. До елементів «спеціального дизайну» відносяться високошвидкісні діоди з малим падінням напруги і їх присутність тільки збільшує кількість перетвореної теплової енергії.

Наявність діодів в графеновой схемою і збільшення кількості перетвореної енергії повністю вкладається в рамки щодо нової галузі фізики, званої стохастичною термодинаміки. Графенові елементи і навколишнє їх схема входять в свого роду «симбіотичні взаємини», за рахунок яких перетворене в електрику тепло впливає лише на резистор навантаження, а графен і вся інша схема знаходяться при одній і тій же температурі, що виключає теплообмін між ними. Це дуже важлива частина зробленого відкриття, адже в іншому випадку наявність перепаду температур між двома елементами входило б в суперечність з другим законом термодинаміки.

Свою подальшу дослідники з Арканзасу планую вести в двох паралельних напрямах. Першим напрямком буде розробка високоефективного «електронного енергетичного насоса», який зможе підняти дуже низька напруга, що виробляється графенових елементом, до значення, що дозволяє зберігати цю енергію в конденсаторі або навіть акумуляторної батареї. Другим напрямом стане мініатюризації графеновой схеми, а метою цієї роботи стане можливість розміщення на кристалі, розміром 1 на 1 міліметр, мільйонів таких схем, які в цілому можуть стати чимось на зразок вічної батарейки, постійно виробляє невелику кількість енергії. Джерело