Fiziki iz Združenih držav Amerike so po naključju odkrili, da lahko grafen z energijo ustvarja energijo in bo v bližnji prihodnosti postal nova beseda v energiji in bioniki.
Obstoj grafena v naravi je pojav, ki je postal mogoč zaradi dejstva, da so znanstveniki našli fiziko v fiziki in prisilili neprekinjeno dvodimenzionalno atomsko platno, da se obnaša kot tridimenzionalni material. Vse več novih raziskav odkriva uporabne aplikacije tega gradiva in napovedi zvenijo zelo spodbudno: izkazalo se je, da lahko grafen uporabimo za pridobivanje skoraj neskončne količine energije!
Nenamerno odkritje
Skupina fizikov pod vodstvom raziskovalcev z univerze v Arkansasu je odkrivanje odkrila po naključju. Prvotni namen njihovega testiranja je bil preučiti vibracije grafena - a za kaj?
Vsi smo seznanjeni z zrnatim grafitom, ki se običajno uporablja v povezavi s keramičnimi sestavnimi deli za ustvarjanje gredi svinčnika. Črni trak, ki ostane po svinčniku preko papirja, so pravzaprav tanki listi ogljikovih atomov, ki zlahka drsijo drug proti drugemu. Fiziki se že vrsto let sprašujejo: ali je mogoče izolirati takšen list in ga narediti neodvisno dvodimenzionalno ravnino?
Leta 2004 so uspeli fiziki z univerze v Manchestru. Da obstajajo ločeno drug od drugega, se morajo listi ogljikovih atomov obnašati kot tridimenzionalni material, da bi zagotovili potrebno stabilnost. Izkazalo se je, da je "vrzel" v tem primeru premik mobilnih atomov, kar daje grafenu lastnosti tretje dimenzije. Z drugimi besedami, grafen ni bil nikoli 100% ploskovit - vibriral je na atomski ravni, da njegove vezi ne bi spontano razpadle.
Fizik Paul Tibado je pred kratkim vodil skupino podiplomskih študentov in z njimi opravil zelo preprosto študijo. Znanstveniki so položili liste grafena na posebno bakreno mrežo in z mikroskopom opazovali spremembe v položaju atomov. Vendar številke iz nekega razloga niso ustrezale pričakovanemu modelu. Poleg tega so bili podatki različni od preizkusa do preskušanja.
Promocijski video:
Grafen kot vir energije
Thibado se je odločil za poskus v drugo smer in skušal najti primerno predlogo ter spremenil način analize podatkov. Raziskovalci so vsako sliko med meritvijo razdelili na pod slike. Strategija se je izkazala za pravilno: obsežna slika ni omogočala preučevanja zakonov gibanja atomov, vendar je analiza njegovih podatkov omogočila, da se ugotovi nekaj zanimivega. Predvidevalo se je, da se grafenske plošče premikajo po istem principu kot upognjene kovinske pločevine - vendar se je ta domneva izkazala za napačno.
Izkazalo se je, da je vsa poanta v tako imenovanih "Levy poletih" - vzorcih majhnih naključnih nihanj v kombinaciji z nenadnimi, ostrimi premiki. Takšne sisteme smo že prej opazovali v bioloških in podnebnih sistemih, vendar so jih fiziki prvič videli v atomskem merilu. Z merjenjem hitrosti in obsega teh grafenskih valov je Thibado predlagal, da bi jih lahko uporabili za črpanje energije iz okolja.
Dokler temperatura okolja preprečuje "udobno" gibanje atomov grafena med seboj, bodo še naprej pulzirali in se upogibali. Postavite elektrode na obe strani tega grafena in imate majhen generator. Po izračunih ima grafen v velikosti 10 x 10 mikronov moč 10 mikrovalov. Glede na to, da lahko glava zatiča ustreza kar 20.000 teh kvadratov, takšna "elektrarna" ne izgleda ravno impresivno, kajne? Vendar pa bo ta moč pri sobni temperaturi dovolj, da energiji priskrbi nekaj majhnega pripomočka - na primer zapestno uro. Zanimivo je tudi, da lahko v prihodnosti tak način pridobivanja energije privede do ustvarjanja bioimplantatov, ki ne bodo potrebovali prostornih baterij.
Zaključek
Chibado trenutno sodeluje z znanstveniki ameriškega laboratorija za pomorstvo, da bi videli, ali ima ta strategija prihodnost. Morda bo grafen postal vir "energije prihodnosti", ki bo tehnologijam v bližnji prihodnosti omogočila pomemben preboj.
Vasilij Makarov