به همت فیزیکدانان؛

گرافن به کمک تولید جریانی با انرژی پاک و نامحدود می‌آید

با تلاش بر روی مدار‌های الکتریکی فیزیکدان‌ها مدار جدید ساختند که از گرافن انرژی پاک و نامحدود می‌سازد.

کد خبر: ۸۸۰۳۸۷

يکشنبه - ۱۳ مهر ۱۳۹۹ / October 04, 2020

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو؛ گروهی از فیزیکدانان دانشگاه آرکانزاس موفق به ساخت مداری شدند که قادر است تا حرکت حرارتی گرافن را محاسبه کرده و آن را به جریان الکتریکی تبدیل کند.

پائول تیبادو، فیزیکدان گفت: «مدار‌های برداشت انرژی بر پایه گرافن می‌تواند به منظور فراهم کردن نیروی تمیز، کم ولتاژ و نامحدود در دستگاه‌‌ها و سنسور‌های کوچک گنجانده شوند.»

این یافته نظریه‌ای که فیزیکدانان ۳ سال پیش در این دانشگاه درباره برداشت انرژی گرافن توسعه داده بودند را تایید می‌کند. ایده برداشت انرژی جدال‌آمیز است، زیرا نظریه ریچارد فیمن درباره حرکت حرارتی اتم‌ها را رد می‌کند. گروه تیبادو دریافت که درواقع، در دمای اتاق، حرکت حرارتی گرافن می‌تواند یک جریان متناوب در مدار ایجاد کند، یافته‌ای که به نظر غیرممکن می‌رسد.

در دهه ۱۹۵۰، یک فیزیکدان به نام لئون بریلوین مقاله‌ای منتشر کرد که ایده اضافه کردن دیود تنها به یک مدار با هدف حل مشکل برداشت انرژی از حرکت براونی را رد کرد. گروه تیبادو با دانستن این موضوع مدارخود را با دو دیود برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم ساختند. این گروه با دیود‌هایی در حالت متضاد، به جریان اجازه دادند که در هر دو مسیر جاری شود، آن‌ها مسیر‌های جداگانه‌ای را در مدار فراهم کرده و یک جریان‌ مستقیم پالس‌دار تولید می‌کند که کار بر روی یک مقاومت بار را انجام می‌دهد.

همچنین این گروه کشف کرد که طراحی آن‌ها میزان انرژی تحویل شده را افزایش می‌دهد. تیبادو گفت: «ما همچنین دریافتیم که رفتاری شبیه به جابجایی بین خاموش و روشن شدن در دیویدها، نیروی تحویل داده شده را افزایش می‌دهد. سرعت تغییر در مقاومت تولید شده توسط دیود‌ها گزینه بیشتری را برای نیرو رساندن به دیود می‌افزاید.»

این تیم برای اثبات افزایش دیود‌ها در مدار، از یک زمینه نسبتاً جدید فیزیکی استفاده کردند. پرادیپ کومار، دانشیار فیزیک گفت: «برای اثبات این نیروی تقویت شده، ما از زمینه ترمودینامیک تصادفی استفاده کردیم و نظریه مشهور یک قرنی مربوط به نیکویست را گسترش دادیم.»

به گفته کومار، گرافن و مدار رابطه همزیستی دارند. گرچه محیط حرارتی روی مقاومت بار کار می‌کند، 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 برق، با قانون دوم ترمودینامیک مغایرت دارد.

این تیم همچنین کشف کرد که حرکت نسبتاً 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 می‌دهد: «مردم فکر می‌کنند که علت گرم شدن مقاومت جریانی است که از دورن آن عبور می‌کند، اما جریان براونی اینگونه نیست. در واقع، اگر هیچ جریانی جاری نبود مقاومت سرد می‌شد. آنچه ما انجام دادیم بازسازی جریان در مدار و انتقال آن به یک چیز مفیدتر بود.»

این تیم قصد دارد تا ببیند می‌تواند جریان مستقیم را برای استفاده‌های بعدی در خازن ذخیره کرد یا خیر. هدفی که نیاز به کوچک-سازی مدار و الگوسازی آن روی یک ویفر سیلیکونی یا تراشه دارد.