Команда физиков из Университета Арканзаса разработала устройство, способное улавливать тепловое движение атомов внутри графена и преобразовывать его в электрический ток. Статья об этом была опубликована в журнале Physical Review E.
Об идее извлекать энергию из графена учёные спорят, поскольку по утверждению физика Ричарда Фейнмана из теплового движения атомов извлечь полезную работу нельзя. Но исследователи обнаружили, что при комнатной температуре тепловые колебания атомов графена способны индуцировать переменный ток в цепи.
Ранее такой эффект считался невозможным. Только три года назад авторы новой работы разработали теорию, согласно которой получать электричество из внутренней энергии атомов графена.
Учёные построили схему с двумя диодами для преобразования переменного тока в постоянный. Два диода, расположенные противоположно друг другу, позволили току течь в обоих направлениях. Это позволило разделить пути электронов через цепь и создать пульсирующий постоянный ток.
В новом созданном физиками устройстве внутренняя энергия графена, обусловленная тепловыми колебаниями его атомов, преобразуется в электрический ток, а сам материал, охлаждаясь, теряет энергию. Но при обычной комнатной температуре это охлаждение компенсируется нагревом материала окружающей средой.
Кроме того, физики обнаружили, что их конструкция увеличивает количество вырабатываемой из материала энергии. Новое устройство, по словам авторов, не противоречит второму закону термодинамики, так как диодная схема и сам графен находятся при одинаковой температуре и между ними не перетекает тепло.
Команда также обнаружила, что относительно медленное движение графена индуцирует ток в цепи на низких частотах. Это важно с технологической точки зрения, поскольку электроника функционирует более эффективно на более низких частотах.
Следующая задача учёных — определить, можно ли сохранить постоянный ток устройства в конденсаторе, чтобы затем использовать его. Для этого необходимо уменьшить размеры схемы и изменить плотность нанесения рисунка на кремниевую пластину или чип. Если бы миллионы таких крошечных схем можно было расположить на чипе размером 1 на 1 миллиметр, они могли бы заменить маломощную батарею.
Автор: Ирина Понедельник
Редактор: Никита Шевцев