Dabar populiaru
Publikuota: 2017 lapkričio 27d. 11:18

Aptikta dar viena grafeno keistenybė, galinti tapti neribotu energijos šaltiniu

Teoriškai maždaug taip molekuliniame lygmenyje turėtų atrodyti grafenas
AFP/„Scanpix“ nuotr. / Teoriškai maždaug taip molekuliniame lygmenyje turėtų atrodyti grafenas

Anglis – pragarai, be anglies negerai… ar kažkaip panašiai. Atrasta dar viena anglies alotropinės atmainos, grafeno, savybė, galinti padėti aprūpinti energija pačius mažiausius prietaisus.

Iš pirmo žvilgsnio, grafenas iš viso neturėtų egzistuoti. Tačiau į mūsų pasaulį jis įsmuko per landą fizikoje, kai neįmanomas 2D atomų sluoksnis elgiasi kaip 3D medžiaga.

Naujais grafeno raibuliavimo tyrimais atrastas atominio mastelio fenomenas, kurį galima panaudoti kaip praktiškai neribotą švarios energijos šaltinį.

Arkanzaso universiteto (JAV) tyrėjų vadovaujama fizikų komanda nesiekė rasti naują elektroninių įrenginių maitinimo būdą, jų tikslas buvo daug kuklesnis – paprasčiausiai stebėti, kaip grafenas kratosi.

Visi žinome, kas yra grafitas, kurio mišiniais užpildomos pieštukų šerdelės.

Pieštuko paliekamą pėdsaką sudaro anglies atomų sluoksneliai. Kadangi šie sluoksneliai tarpusavyje nėra surišti, jie vienas kito atžvilgiu nesunkiai slysta.

Fizikai ilgai laužė galvas, ar įmanoma atskirti, izoliuoti vieną grafito sluoksnelį, kad dvimatis anglies atomų darinys laikytųsi pats.

2004 metais pora fizikų iš Mančesterio universiteto (JK) pasiekė neįmanomą tikslą ir izoliavo anglies atomo storio sluoksnelius nuo grafito gabalo

Kad galėtų egzistuoti ir būtų patvari, 2D medžiaga turėjo kažkaip sukčiauti ir apsimesti 3D medžiaga.

Pasirodo, šią „landą“ atomai padaro šokinėdami atsitiktine tvarka ir taip dvimačiam grafeno sluoksneliui suteikdami geidžiamą trečiąjį matmenį.

Kitaip tariant, grafenas įmanomas dėl to, kad jis nėra idealiai plokščias, o atominiu lygiu vibruoja taip, kad jo ryšiai spontaniškai nenutrūksta.

Norėdamas tiksliai išmatuoti šio judėjimo lygį, fizikas Paulas Thibado vadovavo savo studentų komandai, atlikusiai paprastą tyrimą.

Grafeno sluoksnelius jie išdėliojo ant varinio pagrindo ir stebėjo atomų pozicijos pokyčius skenuojančiu tuneliniu mikroskopu.

Nors atomų judėjimą aukštyn ir žemyn jie užfiksavo, tačiau gauti skaičiai nelabai atitiko prognozes. Jų bandymuose renkami duomenys būdavo vis skirtingi.

„Studentai baiminosi, kad taip nieko naudingo ir nesužinosime“, - sako P.Thibado. - „Bet pagalvojau, kad gal keliame pernelyg paprastą klausimą“.

P.Thibado pasuko eksperimentą kita kryptimi, ir struktūros duomenis ėmė vertinti, pakeisdamas, galima sakyti, požiūrio kampą.

„Suskirstėme kiekvieną atvaizdą į povaizdžius“, - sako fizikų grupės vadovas.

„Nagrinėjant didelio mastelio vidurkius, dingsta struktūra. Žvelgiant į atskiro atvaizdo regionų kitimą, struktūra išryškėjo“, - pridūrė jis.

Komanda greitai suprato, kad grafeno sluoksniai garankščiuojasi panašiai, kaip iš šonų sukinėjamas plono metalo sluoksnis.

Mažos, atsitiktinės fluktuacijos, drauge sukuriančios staigius, dramatiškus poslinkius, vadinamuosius Lévy skrydžius. Nors jie buvo stebėti sudėtingose biologinėse ir klimato sistemose, atominiu lygmeniu juos užfiksuoti pavyko pirmą kartą.

Matuodamas šių grafeno bangų dažnį ir mastą, P.Thibado suprato, kad tai gali būti įmanoma panaudoti išgaunant energiją iš įprastos temperatūros aplinkos.

Kol grafeno temperatūra verčia atomus nepatogiai stumdytis ir grumdytis, tol jis banguoja ir lankstosi. Prie šio nenurimstančio grafeno pusių pritaisius elektrodus, fiksuojama mažutėlaitė kintama įtampa.

Šis vaizdo įrašas procesą paaiškina detaliau:

VIDEO: A Potential Source of Clean, Limitless Energy

P.Thibado skaičiavimais, vienas 100 µm² ploto grafeno gabalėlis galėtų tiekti 10 µW galią.

Tai neskamba įspūdingai, bet turint omeny, kad ant smeigtuko galvutės būtų galima sutalpinti daugiau nei 20 000 tokių kvadratėlių, nedidelis grafeno kiekis kambario temperatūroje galėtų neribotai maitinti, tarkime, rankinį laikrodį.

Arba dar geriau, jis galėtų tiekti energiją bioimplantams – nereikėtų sudėtingų baterijų.

Kad ir kaip jaudinamai tai skambėtų, tačiau tokias pritaikymo galimybes dar reikia ištirti atidžiau. Laimei, P.Thibado jau bendradarbiauja su JAV Karinio jūrų laivyno tyrimų laboratorija, ir tikrina, ar ši koncepcija perspektyvi.

Kaip neįmanoma molekulė, grafenas jau nemažai nuveikė, versdama permąstyti, ką manėme žiną apie fiziką.

Jis jau laikomas ateities laidininku. Gal jis taps ir ateities elektroninių įrenginių energijos šaltiniu.

Tyrimas publikuotas „Physical Review Letters“.

Technologijos.lt

Pranešti klaidą

Sėkmingai išsiųsta

Dėkojame už praneštą klaidą

Naujienos

Aktualu

Užsispyrusi Italija renkasi vargšų nacionalizmą: radikalai žino, kad juos gelbės kiti

Smurto randai

Gyvenimas

Vladas slėpė depresiją 10 metų, bet rado jėgų susiimti: „Jaučiausi kaip zombis“

24sek

Dainius Adomaitis – apie antibiotikus, žaidėją-klijus ir skambų D.Suttono pareiškimą

„Ginčas“: ar pasiteisino Luko Lekavičiaus sprendimas palikti „Žalgirį“?

Aktualu

Tarptautinėse pratybose „Geležinis Vilkas 2018“ vienu metu sprogo 29 sprogmenys

Gyvenimas

Gulintis autostradoje vairuotojas meldė pagalbos ir buvo priblokštas greitosios operatorių sprendimų

Vardai

„Dydžio (r)evoliucijos“ finalininkė Dovilė Rostovskytė: „Dėl savo išvaizdos negalėjau įsidarbinti teatre“

24sek

„Rytas“ pralaimėjo paskutinių minučių dramą prieš „Uniks“

Kultūra

Už 100 JAV dolerių Danas Brownas žada atskleisti bestselerių rašymo subtilybes

Aktualu

Šalia D.Trumpo įamžintas „mažylis“ V.Putinas prajuokino rusų internautus

Gyvi regionai

A.Bružas Visagine rado universitetą su aštuoniais fakultetais

Sportas

Olimpinė karatė: Kodėl čia nelyja medaliais? Ir ar jų reikia?

Vardai

Pabaigos pradžia artėja: paviešintas paskutinio „Sostų karų“ sezono anonsas

Sportas

„Sūduvos“ triumfo įrašas Kroatijoje tapo hitu

Vardai

Ieva Zasimauskaitė atšaukė „Eurovision afterparty“: „Matyt, esu per jauna organizuoti koncertus“

Gazas

Puspriekabių šoninės apsaugos: kaip jos gali išgelbėti gyvybę?

24sek

Čempioniškame „Warriors“ – nesantaikos kibirkštys tarp žvaigždžių

Aktualu

K.Brazauskienės sūnaus buhalterė teisme: „Lėšos ne įmonės, bet ėjo per įmonę“

Aktualu

Žiniasklaida: Jungtinė Karalystė ir ES pasiekė susitarimą dėl „Brexit“

Naujienos

Aktualu

Užsispyrusi Italija renkasi vargšų nacionalizmą: radikalai žino, kad juos gelbės kiti

Smurto randai

Gyvenimas

Vladas slėpė depresiją 10 metų, bet rado jėgų susiimti: „Jaučiausi kaip zombis“

24sek

Dainius Adomaitis – apie antibiotikus, žaidėją-klijus ir skambų D.Suttono pareiškimą

„Ginčas“: ar pasiteisino Luko Lekavičiaus sprendimas palikti „Žalgirį“?

Aktualu

Tarptautinėse pratybose „Geležinis Vilkas 2018“ vienu metu sprogo 29 sprogmenys

Gyvenimas

Gulintis autostradoje vairuotojas meldė pagalbos ir buvo priblokštas greitosios operatorių sprendimų

Vardai

„Dydžio (r)evoliucijos“ finalininkė Dovilė Rostovskytė: „Dėl savo išvaizdos negalėjau įsidarbinti teatre“

24sek

„Rytas“ pralaimėjo paskutinių minučių dramą prieš „Uniks“

Kultūra

Už 100 JAV dolerių Danas Brownas žada atskleisti bestselerių rašymo subtilybes

Aktualu

Šalia D.Trumpo įamžintas „mažylis“ V.Putinas prajuokino rusų internautus

Gyvi regionai

A.Bružas Visagine rado universitetą su aštuoniais fakultetais

Sportas

Olimpinė karatė: Kodėl čia nelyja medaliais? Ir ar jų reikia?

Vardai

Pabaigos pradžia artėja: paviešintas paskutinio „Sostų karų“ sezono anonsas

Sportas

„Sūduvos“ triumfo įrašas Kroatijoje tapo hitu

Vardai

Ieva Zasimauskaitė atšaukė „Eurovision afterparty“: „Matyt, esu per jauna organizuoti koncertus“

Gazas

Puspriekabių šoninės apsaugos: kaip jos gali išgelbėti gyvybę?

24sek

Čempioniškame „Warriors“ – nesantaikos kibirkštys tarp žvaigždžių

Aktualu

K.Brazauskienės sūnaus buhalterė teisme: „Lėšos ne įmonės, bet ėjo per įmonę“

Aktualu

Žiniasklaida: Jungtinė Karalystė ir ES pasiekė susitarimą dėl „Brexit“

Vardai

Ypatingos

04:06
09:17

Gera keliauti kartu

Ko reikia šiuolaikiniam pirkėjui?

Sveikata

Mamos prieš meningokoką

Būk nesustabdoma

Parašykite atsiliepimą apie Mokslas.IT