JAV fizikai netyčia atrado, kad grafenas gali gaminti energiją naudodamas aplinką ir artimiausiu metu taps nauju žodžiu energetikoje ir bionikoje.
Grafeno egzistavimas gamtoje yra reiškinys, kuris tapo įmanomas dėl to, kad mokslininkai fizikos įstatymuose rado „spragą“ir privertė ištisinę dvimatę atominę drobę elgtis kaip trimatėje medžiagoje. Vis daugiau naujų tyrimų atskleidžia naudingus šios medžiagos pritaikymus, o prognozės skamba labai džiuginančiai: paaiškėjo, kad grafeną galima panaudoti beveik begaliniam energijos kiekiui gauti!
- „Salik.biz“
Atsitiktinis atradimas
Fizikų komanda, vadovaujama Arkanzaso universiteto tyrėjų, atradimą padarė atsitiktinai. Pradinis jų bandymo tikslas buvo ištirti grafeno virpesius - bet kam?
Mes visi esame susipažinę su grūdėtu grafitu, kuris dažniausiai naudojamas kartu su keramikos komponentais, norint sukurti pieštuko veleną. Juodoji juostelė, likusi po to, kai pieštuko švinas aplenkė popierių, iš tikrųjų yra ploni anglies atomų lakštai, lengvai slystantys vienas ant kito. Daugelį metų fizikai domėjosi: ar įmanoma tokį lakštą izoliuoti ir padaryti jį savarankiška dvimatė plokštuma?
2004 m. Mančesterio universiteto fizikams tai pavyko. Kad anglies atomų lakštai egzistuotų atskirai vienas nuo kito, jie turi elgtis kaip trimatė medžiaga, kad užtikrintų reikiamą stabilumą. Paaiškėjo, kad „spraga“šiuo atveju yra mobiliųjų atomų poslinkis, kuris grafenui suteikia trečiojo matmens savybes. Kitaip tariant, grafenas niekada nebuvo 100% plokščias - jis virpesį atomo lygyje, kad jo jungtys savaime nesugrius.
Neseniai fizikas Paulius Tibado, norėdamas išmatuoti šio poslinkio ir vibracijos lygį, vadovavo abiturientų grupei ir atliko su jais labai paprastą tyrimą. Mokslininkai uždėjo grafeno lakštus ant specialaus vario tinklo ir mikroskopu stebėjo atomų padėties pokyčius. Tačiau skaičiai dėl tam tikrų priežasčių neatitiko laukto modelio. Be to, duomenys įvairiais atvejais buvo skirtingi.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Grafenas kaip energijos šaltinis
Thibado nusprendė imtis eksperimento kita linkme, bandydamas rasti tinkamą šabloną ir pakeisdamas duomenų analizės būdą. Tyrėjai padalijo kiekvieną matavimo metu paimtą vaizdą į pavienius vaizdus. Strategija pasirodė teisinga: didelio masto vaizdas neleido išstudijuoti atomų judėjimo dėsnių, tačiau jos duomenų analizė leido sužinoti ką nors įdomaus. Buvo manoma, kad grafeno lakštai juda tuo pačiu principu kaip ir lenkto metalo lakštai - tačiau ši prielaida pasirodė klaidinga.
Paaiškėjo, kad visa esmė yra vadinamuosiuose „Levy skrydžiuose“- nedideli atsitiktiniai svyravimai, sujungti su staigiais, staigiais poslinkiais. Anksčiau tokios sistemos buvo stebimos biologinėse ir klimatinėse sistemose, tačiau fizikai pirmą kartą jas matė atominiu mastu. Išmatuodamas šių grafeno bangų greitį ir mastelį, „Thibado“pasiūlė jas panaudoti energijai iš aplinkos išgauti.
Kol aplinkos temperatūra neleidžia „patogiai“judėti grafeno atomų vienas kito atžvilgiu, jie toliau pulsuos ir lenksis. Padėkite elektrodus abiejose šio grafeno skyriaus dalyse ir turite mažą generatorių. Remiantis skaičiavimais, 10x10 mikronų grafeno grafas turi 10 mikrvatų galią. Turint omenyje, kad smeigtuko galvutė gali tilpti net 20 000 iš šių kvadratų, tokia „jėgainė“neatrodo labai įspūdingai, tiesa? Tačiau šios galios kambario temperatūroje pakaks suteikti energijos kažkokiam mažam įtaisui - pavyzdžiui, laikrodžiui. Įdomu ir tai, kad ateityje toks energijos gavimo būdas gali paskatinti sukurti bioimplantus, kuriems nereikės didelių gabaritų baterijų.
Išvada
Šiuo metu „Chibado“bendradarbiauja su JAV karinio jūrų laivyno tyrimų laboratorijos mokslininkais, norėdami išsiaiškinti, ar ši strategija turi ateitį. Galbūt būtent grafenas taps „ateities energijos“šaltiniu, leisiančiu technologijoms artimiausiu metu padaryti reikšmingą proveržį.
Vasilijus Makarovas