مدارهای مبتنی بر گرافین می‌توانند انرژی پاک و بی‌پایان تولید کنند

رویکرد هوشمندانه جدید دانشمندان توانسته با مهار انرژی فرایند موج‌دار شدن گرافین و همچنین انرژی نهفته در حرکت براونی (حرکت تصادفی ذرات) آن، یک جریان الکتریکی تولید ‌کند که می‌تواند برای مصارف متنوعی مورد استفاده قرار گیرد. دکتر پاول تیبادو، فیزیکدان دانشگاه آرکانزاس، در این باره می‌گوید:

یک مدار جمع‌آوری انرژی مبتنی بر گرافین می‌تواند در یک تراشه گنجانده شود تا توان لازم برای دستگاه‌ها یا حسگر‌های کوچک از این طریق تأمین شود.

این پژوهش در ادامه‌ی کارهای قبلی در همان آزمایشگاه صورت گرفته است که طی آن‌ها نشان داده شده گرافین (در حالت مستقل) دارای حرکت موجی و خم‌شدگی است، به شکلی که انرژی این حرکات قابل استخراج است. این گروه تحقیقاتی معتقد است منشأ احتمالی امواج نانومتری گرافین، برهم‌کنش ذرات زیراتمی موجود در آن است.

بخش کلیدی سیستم معرفی شده شامل دو دیود است که منجر به تبدیل جریان متناوب ناشی از حرکات گرافین، به جریان مستقیم می‌شود. این قسمت امکان عبور جریان در مدار در هر دو جهت، در مسیر‌های جداگانه، را مهیا می‌کند.

تیبادو در این باره می‌گوید:

ما متوجه شدیم ویژگی سوییچ‌مانند دیودها توان تحویلی را تقویت می‌کند، درحالی‌که فکر می‌کردیم آن را کاهش ‌بدهد. نرخ تغییر مقاومت ایجاد شده توسط دیود‌ها، دلیل این افزایش توان است.

این تحقیق یک سیستم همزیستی را بین گرافین و مدار نشان می‌دهد؛ مدار با حفظ درجه حرارت یکنواخت، به‌طوری‌که گرما منتقل نشود، از تعارض با قانون دوم ترمودینامیک جلوگیری می‌کند. به بیان دیگر، جریان عبوری از مقاومت منجر به گرم‌شدن آن نمی‌شود. این قسمت از تحقیقات بر پایه ترمودینامیک تصادفی است؛ زمینه‌‌ی تحقیقات جدیدی که برهمکنش‌های ریز و بزرگ در سیستم‌ها را مطالعه می‌کند.

حرکت آهسته گرافین به این معنی است که جریان در مدار در فرکانس‌های پایین القا می‌شود واین موضوع برای بازده سیستم مهم تلقی می‌شود. چالش بعدی در این پژوهش، نحوه قرار دادن این سیستم و استفاده از آن در عمل و امکان‌سنجی ذخیره این انرژی در یک خازن برای مصرف در زمان دیگری، است. هرچند احتمالا انرژی تولید شده توسط گرافین مستقل بسیار کم است، اما ممکن است روزی جایگزین باتری‌های با توان کم شود که در این صورت دیگر نیازی به تعویض باتری و شارژ کردن آن نیست. هر فناوری که بتواند ما را به آینده‌ای با انرژی‌های‌ پاک و تجدیدپذیر نزدیک کند، صرف‌نظر از کم بودن مقدار انرژی تولیدی آن، همیشه مورد استقبال قرار می‌گیرد.

این پژوهش در مجله Physical Review B منتشر شده است.