По всем меркам графена не должно существовать, дело в том, что само его существование сводится к лазейке в физике, которая позволила 2D материалу иметь свойства 3D материала. Новое исследование обнаружило еще одну лазейку, которая может быть использована как способ производства практически безграничного запаса чистой энергии из графена.
Команда физиков во главе с исследователями из Арканзасского университета не ставила своей целью открыть для себя радикально новый способ питания электронных устройств. Их цель была гораздо более скромной – просто наблюдение за тем, как графен трясется.
Сам графен стал возможен благодаря тому, что он является не ровным, а вибрированным на атомном уровне. Чтобы точно измерить неровности атомов и как они складываются, ученые и студенты, работавшие совместно, укладывали графеновые листы в поддерживающую медную сетку, наблюдая изменения в положении атомов с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Эксперимент частично удался, изменения атомов в графене удалось записать, однако, цифры не соответствовали ожидаемым моделям, также появились проблемы и с воспроизводством данных. В связи с этим физик Пауль Тибадо толкнул эксперимент в другое направление, ища закономерности, изменив то, как они смотрели на данные.
После этого каждое изображение было разделено на суб-изображения, получилось, что в каждом суб-изображении скрывались свои закономерности, по которым можно было выстроить шаблон. Опираясь на шаблоны команда подобрала нужную форму для графена, ранее они наблюдались в сложных системах биологии и климата, но впервые были замечены в атомном масштабе. Измеряя скорость и масштаб этих графеновых волн физики предположили, что возможно использовать их в качестве источника питания при температуре окружающей среды. До тех пор, пока температура графена позволяла атомам перемещаться вокруг, он продолжал бы пульсировать и сгибаться, если по сторонам поместить электроды, графен будет давать напряжение, хоть и небольшое в масштабе одного шаблона.
По расчетам Тибадо, кусок графена десять на десять микрон может производить десять микроватт мощности. Это может показаться не впечатляющим, но учитывая, что на головке булавки может поместиться более 20 000 таких графеновых шаблонов, у метода есть перспективы.
Ученые подсчитали, небольшое количество графена при комнатной температуре может бесконечно питать наручные часы, биоимплантаты, и многие другие приложения, которые должны обходиться без больших аккумуляторов и проводной зарядки.