یک سیستم جدید، حرکت حرارتی گرافن را به‌طور مستقیم به یک جریان الکتریکی تبدیل می کند و با تولید انرژی پاک بی حد و حصر، متناقض با «نظریه فاینمن» است.
به گزارش امواج برتر به نقل از nanowerk، تیمی از فیزیکدانان دانشگاه آرکانزاس موفق به تولید مداری شده‌اند که می‌تواند حرکت حرارتی گرافن را گرفته و آن را به یک جریان الکتریکی تبدیل کند.
«پائول تیبادو»، استاد فیزیک و محقق اصلی این مطالعه گفت: «یک مدار برداشت انرژی مبتنی بر گرافن می‌تواند در یک تراشه گنجانده شود تا برق ولتاژ پایین، پاک و نامحدودی را برای دستگاه‌های کوچک یا حسگرها فراهم کند».
این یافته‌ها در مجله Physical Review E منتشر شده و اثبات نظریه ای است که فیزیکدانان در U of A سه سال پیش ایجاد کردند مبنی بر اینکه گرافن مستقل – یک لایه واحد از اتم‌های کربن – موج می‌زند و سگک‌ها به شکلی است که نوید برداشت انرژی را می‌دهد.
ایده برداشت انرژی از گرافن بحث برانگیز است زیرا ادعای مشهور «ریچارد فاینمن»، فیزیکدان مشهور مبنی بر اینکه حرکت حرارتی اتم‌ها ، معروف به «حرکت براونی»، نمی تواند کارساز باشد را رد می کند. تیم تیمادو دریافتند که در دمای اتاق حرکت حرارتی گرافن در واقع جریان متناوب (AC) را در مدار القا می‌کند، دستیابی‌ای که تصور می‌شد غیرممکن است.
در دهه 1950، «لئون بریلوین»، فیزیکدان ، مقاله‌ای برجسته را منتشر کرد و این ایده را رد کرد که افزودن یک دیود، یک دروازه الکتریکی یک طرفه به یک مدار، راه حل برداشت انرژی از حرکت براونی است.
گروه Thibado با دانستن این موضوع مدار خود را با دو دیود برای تبدیل AC به جریان مستقیم (DC) ساختند. در حالی‌که دیودها در حالت مخالف هستند و جریان را از هر دو جهت می توانند جریان دهند ، آنها مسیرهای جداگانه‌ای را از طریق مدار فراهم می‌کنند و یک جریان DC پالسی تولید می کنند که کار بر روی یک مقاومت بار را انجام می‌دهد. علاوه بر این، آنها کشف کردند که طراحی آنها باعث افزایش میزان انرژی تحویل شده می شود.
«تیبادو» گفت: «ما همچنین دریافتیم که دیودهای خاموش و سویچ مانند، در واقع قدرت تحویلی را افزایش می‌دهد و نه همان‌طور که پیش‌تر تصور می‌شد، آن را کاهش می دهند». «سرعت تغییر مقاومت ایجاد شده توسط دیودها عامل اضافی به توان می افزاید».
این تیم برای اثبات افزایش قدرت مدار در دیود، از یک رشته به نسبت جدید فیزیک استفاده کردند. «پرادیپ کومار» استادیار فیزیک و همکار، گفت: «در اثبات این افزایش قدرت، ما از زمینه ظهور ترمودینامیک تصادفی استخراج کردیم و تئوری مشهور تقریباً یک ساله Nyquist را گسترش دادیم».
به گفته کومار، گرافن و مدار رابطه همزیستی دارند. گرچه محیط حرارتی روی مقاومت بار کار می کند، گرافن و مدار در یک دما هستند و گرما بین این دو جریان ندارد.
تیبادو گفت: این یک تمایز مهم است زیرا اختلاف دما بین گرافن و مدار، در یک مدار تولید کننده قدرت با قانون دوم ترمودینامیک مغایرت دارد و این بدان معنی است که قانون دوم ترمودینامیک نقض نمی شود و همچنین نیازی به استدلال نیست که «دیو ماکسول» الکترون‌های سرد و گرم را از هم جدا می کند.
این تیم همچنین کشف کرد که حرکت به نسبت آهسته گرافن باعث ایجاد جریان در مدار در فرکانس‌های پایین می‌شود که از دیدگاه فناوری مهم است زیرا الکترونیک در فرکانس‌های پایین کارایی بیشتری دارد.
تیبادو توضیح داد: «ممکن است مردم تصور کنند جریان جاری در یک مقاومت باعث گرم شدن آن می‌شود، اما جریان براونی این‌گونه نیست. در واقع ، اگر هیچ جریانی جریان نداشت ، مقاومت سرد می شد». «کاری که ما انجام دادیم این بود که جریان را در مدار تغییر مسیر دهیم تا آن را به یک چیز مفید تبدیل کنیم».
هدف بعدی این تیم تعیین این است که آیا جریان DC می‌تواند در خازن برای استفاده‌های بعدی ذخیره شود یا خیر؟ هدفی که نیاز به کوچک‌سازی مدار و الگوسازی آن روی ویفر سیلیکونی یا تراشه دارد. اگر میلیون‌ها از این مدارهای کوچک بر روی تراشه 1 میلی‌متری توسط 1 میلی‌متر ساخته شوند، می‌توانند به‌عنوان یک جایگزین باتری کم مصرف عمل کنند.
دیدگاهتان را بنویسید.