Фізики щойно знайшли лазівку в графені, яка могла б розблокувати чисту, безмежну енергію

При всіх заходи графен не повинен існувати. Той факт, що це відбувається, зводиться до акуратною лазівки у фізиці, яка бачить, що неможливий 2D-лист атомів діє як суцільний 3D-матеріал.

Нове дослідження поглибилося в брижі графена, відкривши фізичне явище в атомному масштабі, яке можна було використовувати як спосіб отримання практично безмежної подачі чистої енергії.

Команда фізиків, очолювана дослідниками з Університету Арканзасу, не збиралася відкривати радикально новий спосіб харчування електронних пристроїв.

Їх мета була набагато скромнішою - просто подивитися, як трясе графен.

Ми всі знайомі з зернистим матеріалом на основі чорного вуглецю, який називається графітом, який зазвичай поєднується з керамічним матеріалом для створення так званого «свинцю» в олівцях.

Те, що ми бачимо як мазки, залишені олівцем, - це фактично укладені листи атомів вуглецю, розташовані за зразком «куряча дріт». Оскільки ці листи не пов'язані один з одним, вони легко ковзають один над одним.

Протягом багатьох років вчені задавалися питанням, чи можна ізолювати окремі листи графіту, залишивши двовимірну площину «курячої дроту» вуглецю самостійно.

У 2004 році пара фізиків з Манчестерського університету досягла неможливого, ізолюючи листи від шматка графіту, який був просто товщиною атома.

Щоб існувати, 2D-матеріал повинен був якимось чином обманювати, діючи як 3D-матеріал, щоб забезпечити певний рівень надійності.

Виявляється, «лазівка» - це випадковий зсув атомів, що вискакують назад і вперед, що робить 2D-лист графену зручним третім виміром. Іншими словами, графен був можливий, тому що він не був абсолютно плоским, але вібрував на атомному рівні таким чином, що його зв'язки не спонтанно не розпливаються.

Щоб точно виміряти рівень цього зміщення, фізик Пол Тібадо недавно очолив групу аспірантів в простому дослідженні.

Вони поклали листи графена через підтримуючу мідну сітку і спостерігали зміни в положеннях атомів за допомогою скануючого тунельного мікроскопа.

Поки вони могли записувати хитання атомів в графені, цифри дійсно не відповідали очікуваної моделі. Вони не могли відтворити дані, які вони збирали, від одного випробування до іншого.

«Студенти відчули, що ми не збираємося вчитися чогось корисного, - каже Тібадо, - але я задавався питанням, задаємо ми занадто просте запитання».

Thibado підштовхнув експеримент в іншому напрямку, шукаючи шаблон, змінивши спосіб перегляду даних.

«Ми розділили кожне зображення на суб-зображення», - каже Тібадо.

«Дивлячись на великомасштабні середні значення, заховані різні моделі. Кожна область одного зображення при перегляді з плином часу створювала більш значущий зразок.

Команда швидко виявила, що листи графена вигинаються по шляху, не схожим на відчеплення назад і вперед вигнутого шматка тонкого металу, коли він скручується з боків.

Шаблони невеликих випадкових коливань, що поєднуються з раптовими драматичними зрушеннями, відомі як рейси Леві. Хоча вони спостерігалися в складних системах біології та клімату, це був перший раз, коли вони були помічені в атомному масштабі.

Вимірюючи швидкість і масштаб цих графенових хвиль, Тібадо припустив, що можливо використовувати його в якості джерела енергії навколишнього середовища.

Поки температура графена дозволяла атомам зміщуватися навколо незручно, він продовжував би пульсувати і згинатися.

Помістіть електроди в обидві сторони секцій цього стягивающего графена, і у вас буде невелике зміщує напруга.

В цьому відеоролику нижче докладно описується процес:

За розрахунками Тібадо, один граф розміром в десять мікрон на десять мікронів графена міг виробляти десять мікроват потужності.

Це може здатися не вражаючим, але, з огляду на, що ви можете розмістити понад 20 000 цих квадратів на голові штифта, невелика кількість графена при кімнатній температурі може по праву привести щось маленьке, як наручний годинник, на невизначений час.

Ще краще, він може використовувати біоімплантати, яким не потрібні громіздкі батареї.

Як не крути, ці додатки все ще потребують дослідження. На щастя, Тібадо вже працює з ученими в Військово-морської дослідницької лабораторії США, щоб зрозуміти, чи є у цієї концепції ноги.

Для неможливою молекули графен став чимось на зразок диво-матеріалу, який повернув фізику на голову.

Це вже рекламується як будівельний блок для майбутніх провідників. Можливо, ми також побачимо, що це буде майбутнє нового поля електронних пристроїв.

Це дослідження було опубліковано в Physical Review Letters.

Література: Попередження про науку