Los físicos de los Estados Unidos descubrieron accidentalmente que el grafeno puede generar energía utilizando el medio ambiente y se convertirá en una nueva palabra en energía y biónica en un futuro cercano.
La existencia del grafeno en la naturaleza es un fenómeno que se hizo posible debido al hecho de que los científicos encontraron un "vacío" en las leyes de la física y obligaron a un lienzo atómico bidimensional continuo a comportarse como un material tridimensional. Cada vez más estudios nuevos revelan aplicaciones útiles de este material, y las predicciones suenan muy alentadoras: ¡resultó que el grafeno se puede utilizar para obtener una cantidad casi infinita de energía!
Descubrimiento accidental
norte
Un equipo de físicos dirigido por investigadores de la Universidad de Arkansas hizo el descubrimiento por accidente. El propósito original de sus pruebas era estudiar la vibración del grafeno, pero ¿para qué?
Todos estamos familiarizados con el grafito granulado, que se usa comúnmente junto con componentes cerámicos para crear un eje de lápiz. La franja negra que queda después de que la mina del lápiz pasa sobre el papel son, de hecho, láminas delgadas de átomos de carbono que se deslizan fácilmente entre sí. Durante muchos años, los físicos se han preguntado: ¿es posible aislar una hoja de este tipo y convertirla en un plano bidimensional independiente?
En 2004, los físicos de la Universidad de Manchester lo consiguieron. Para existir por separado unas de otras, las láminas de átomos de carbono deben comportarse como un material tridimensional para proporcionar la estabilidad necesaria. Resultó que la "escapatoria" en este caso es el desplazamiento de átomos móviles, lo que le da al grafeno las propiedades de la tercera dimensión. En otras palabras, el grafeno nunca fue 100% plano: vibraba a nivel atómico para que sus enlaces no se descompusieran espontáneamente.
Fue para medir el nivel de este desplazamiento y vibración que el físico Paul Tibado dirigió recientemente a un grupo de estudiantes de posgrado e hizo un estudio muy simple con ellos. Los científicos colocaron láminas de grafeno en una red de cobre especial y observaron cambios en las posiciones de los átomos con un microscopio. Sin embargo, los números por alguna razón no se correspondían con el modelo esperado. Además, los datos variaron de un ensayo a otro.
Video promocional:
El grafeno como fuente de energía
Thibado decidió llevar el experimento en una dirección diferente, tratando de encontrar una plantilla adecuada y cambiando la forma en que analizaba los datos. Los investigadores han dividido cada imagen tomada durante la medición en subimágenes. La estrategia resultó ser correcta: la imagen a gran escala no permitió estudiar las leyes del movimiento de los átomos, pero el análisis de sus particularidades permitió descubrir algo interesante. Se asumió que las láminas de grafeno se movían según el mismo principio que las láminas de metal dobladas, pero esta suposición resultó ser falsa.
Resultó que todo el asunto está en los llamados "vuelos Levy", patrones de pequeñas fluctuaciones aleatorias combinadas con cambios bruscos y repentinos. Estos sistemas se observaron anteriormente en sistemas biológicos y climáticos, pero los físicos los han visto por primera vez a escala atómica. Al medir la velocidad y la escala de estas ondas de grafeno, Thibado sugirió que podrían usarse para extraer energía del medio ambiente.
Mientras la temperatura del entorno impida el movimiento "cómodo" de los átomos de grafeno entre sí, seguirán pulsando y doblando. Coloque electrodos a cada lado de una sección de este grafeno y tendrá un generador diminuto. Según los cálculos, un gráfico de grafeno de 10x10 micrones tiene una potencia de 10 microvatios. Teniendo en cuenta que la cabeza de un alfiler puede caber hasta 20.000 de estos cuadrados, tal "potencia" no se ve muy impresionante, ¿verdad? Sin embargo, esta potencia a temperatura ambiente será suficiente para proporcionar energía a algún dispositivo pequeño, por ejemplo, un reloj de pulsera. También es interesante que, en el futuro, dicho método de obtención de energía pueda conducir a la creación de bioimplantes, que no necesitarán baterías voluminosas.
Conclusión
Chibado está colaborando actualmente con científicos del Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. Para ver si esta estrategia tiene futuro. Quizás sea el grafeno el que se convierta en la fuente de "energía del futuro", lo que permitirá que las tecnologías logren un avance significativo en el futuro cercano.
Vasily Makarov
