Инновационные технологии

2D-материал — источник неиссякаемой чистой энергии

Nicolas Meudt Autor, Hemd & Hoodie

Ученые обнаружили лазейку в законах физики и создали «чудесный материал» графен, который может использоваться для производства неограниченного количества энергии.

К сожалению, это не вечный двигатель, который после запуска никогда не останавливается и не требует дополнительной энергии для работы. Ввиду физических условий на нашей планете такое устройство с большой долей вероятности возможно лишь в теории. Тем не менее ученые обнаружили лазейку, которая, похоже, может нарушить законы физики и в один прекрасный день начнет использоваться в качестве источника неиссякаемой чистой энергии.

Чтобы лучше понять принцип работы такого источника, нам нужно вернуться в 2004 год, когда двум физикам удалось отделить одиночный слой атомов углерода от кристалла графита. Этому первому в своем роде двумерному материалу дали название «графен». За это революционное открытие в 2010 году двум ученым была присуждена Нобелевская премия по физике.

Графен существует благодаря сильной вибрации

Существование 2D-материала само по себе является парадоксом. Его удалось создать только благодаря вышеуказанной «лазейке» — сильной вибрации атомов, которая временно создает третье измерение для этого «удивительного материала». Это явление известно как броуновское движение. Оно предотвращает спонтанный разрыв связей между атомами углерода.

Тибадо и его студенты используют этот сканирующий туннельный микроскоп для мониторинга движения графена. Изображение: Research Frontiers — Пол Тибадо и Википедия — Грэг Л (CC BY-SA 3.0) — (монтаж)

Команда аспирантов под руководством физика Пола Тибадо решила измерить точный уровень смещения атомов при вибрации графена. Однако измеренные в ходе исследования колебания не соответствовали предыдущим расчетам, поэтому, по словам профессора, аспирантам начало казаться, что им «не удастся выяснить ничего полезного» при изучении вибраций графена.

Нанотехнологии для получения энергии

А затем эксперты обнаружили, что колебаний графена может быть достаточно для производства энергии. Это связано с тем, что в отличие от атомов в жидкости, которые перемещаются в случайных направлениях, атомы 2D-материала движутся вместе. Это значит, что их энергию можно задействовать с использованием существующих нанотехнологий.

По этой причине Тибадо начал разрабатывать «Сборщик энергии колебаний», который сможет преобразовать энергию в электричество. Изображение: Research Frontiers — Пол Тибадо

С целью преобразования собранной энергии в электричество Тибадо начал разрабатывать «Сборщик энергии колебаний». Устройство будет состоять из отрицательно заряженного листа графена, подвешенного между двумя металлическими электродами. Когда графен движется вверх, он индуцирует положительный заряд на верхние электроды. А когда 2D-материал движется вниз, он заряжает нижние электроды, создавая таким образом переменный ток. Физик недавно подал заявку, чтобы запатентовать свой генератор.

Безграничный потенциал

Фрагменты графена, которые физик использует в своей лаборатории, диаметром всего 10 микрон. Они настолько малы, что общая площадь 20 000 таких фрагментов будет не больше булавочной головки. Несмотря на это, каждая волна, создаваемая материалом, выделяет 10 пиковатт энергии. По мнению профессора, одного фрагмента достаточно для питания часов, и при этом он никогда не износится.

Самозаряжающийся источник энергии может использоваться для питания медицинских устройств, например кардиостимуляторов, слуховых аппаратов и носимых датчиков

Вот почему Тибадо считает, что его генераторы обладают огромным потенциалом. Если физик окажется прав, в обозримом будущем они смогут использоваться для отправки, получения, обработки и сохранения информации. Более того, микроскопические источники энергии потенциально могут использоваться не только в повседневных предметах, но и в медицинских устройствах, например в кардиостимуляторах, слуховых аппаратах или носимых датчиках.

Основное изображение: Flickr — CORE-Materials (CC BY-SA 2.0) — (монтаж)

Поделиться этой статьей

Другие темы

Инновационные технологии Наука

Читать эту статью следующей

Read Full Story