美国阿肯色大学物理学家宣布成功开发一种电路,能捕获石墨烯热运动并转换为电流,由于从石墨烯采集能量的想法一直以来都充满争议,这项发现也引起网络广泛讨论。
阿肯色大学团队的研究刊载于《Physical Review E》期刊。这篇名为“独立式石墨烯波动诱发的电流”文中,团队认为证实了物理学家 3 年前提出的理论,即石墨烯以某种方式折叠弯曲时有机会从中采集能量。
从石墨烯采集能量的想法之所以充满争议,主要原因是这违反知名物理学家费曼(Richard Feynman)的主张,原子的热运动(布朗运动)不会起作用;但 Thibado 团队发现,在室温条件下,石墨烯的热运动实际上确实会在电路感应出交流电(AC)。
1950 年时,物理学家 Léon Brillouin 曾发表知名论文,驳斥“电路添加单向电门就从布朗运动收集能量”的说法,有鉴于此,团队改用两个二极管建造电路将 AC 转换为 DC,结果意外发现这项设计协助放大了传递功率,团队随后也引用随机热力学证明这点。
研究合著者、物理学副教授 Pradeep Kumar 形容,石墨烯与团队设计的电路间有类似“共生”的关系,尽管热环境看似能在负载电阻起作用,但温度相同之下,热量在石墨烯和电路之间并不流动──这是相当重要的一点,因为这意味着并没有违反热力学第二定律,无须争论马克士威妖(Maxwell’s Demon)的存在。
研究小组也发现,低频条件下石墨烯相对慢的运动会引发电路电流,这从技术角度来看很重要,因为电子设备在低频下更能有效发挥作用。
研究作者、阿肯色大学物理系教授 Paul Thibado 解释,人们可能认为电阻器里流动的电流会导致发热,但布朗运动并不会,而实际上没有电流流动,电阻器就会冷却。“我们所做的,是重新路由电路电流并转换为有用的东西。”
团队未来目标是确定 DC 是否可储存在电容器随后使用,要做到这点,就得想办法将电路小型化使能在芯片上图案成形,如果数百万个同样的微小电路可建立在 1mm 的芯片上,就可当作低功耗电池的替代品。
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(首图来源:shutterstock)