Ahli fizik dari Amerika Syarikat secara tidak sengaja mendapati bahawa graphene dapat menjana tenaga menggunakan persekitaran dan akan menjadi perkataan baru dalam tenaga dan bionik dalam masa terdekat.
Keberadaan graphene di alam adalah fenomena yang menjadi mustahil disebabkan oleh fakta bahawa para saintis menemukan "celah" dalam undang-undang fizik dan memaksa kanvas atom dua dimensi yang berterusan untuk berkelakuan seperti bahan tiga dimensi. Semakin banyak kajian baru mengungkap aplikasi berguna dari bahan ini, dan ramalannya sangat menggembirakan: ternyata graphene dapat digunakan untuk mendapatkan jumlah tenaga yang hampir tidak terbatas!
Penemuan secara tidak sengaja
Sepasukan ahli fizik yang diketuai oleh penyelidik dari University of Arkansas membuat penemuan itu secara tidak sengaja. Tujuan asal pengujian mereka adalah untuk mengkaji getaran graphene - tetapi untuk apa?
Kita semua biasa dengan grafit kasar, yang biasanya digunakan bersama dengan komponen seramik untuk membuat batang pensil. Jalur hitam yang tersisa setelah plumbum pensil melintasi kertas, sebenarnya, kepingan atom karbon nipis yang mudah meluncur di antara satu sama lain. Selama bertahun-tahun, ahli fizik bertanya-tanya: adakah mungkin untuk mengasingkan helaian seperti itu dan menjadikannya satah dua dimensi yang bebas?
Pada tahun 2004, ahli fizik dari University of Manchester berjaya. Untuk wujud secara terpisah antara satu sama lain, kepingan atom karbon perlu berkelakuan seperti bahan tiga dimensi untuk memberikan kestabilan yang diperlukan. Ternyata "celah" dalam kes ini adalah perpindahan atom mudah alih, yang memberikan graphene sifat dimensi ketiga. Dengan kata lain, graphene tidak pernah 100% rata - ia bergetar pada tahap atom sehingga ikatannya tidak merosot secara spontan.
Untuk mengukur tahap anjakan dan getaran ini, ahli fizik Paul Tibado baru-baru ini memimpin sekumpulan pelajar siswazah dan melakukan kajian yang sangat sederhana dengan mereka. Para saintis meletakkan kepingan graphene pada jaring tembaga khas dan memerhatikan perubahan kedudukan atom dengan mikroskop. Walau bagaimanapun, angka untuk beberapa alasan tidak sesuai dengan model yang diharapkan. Lebih-lebih lagi, data bervariasi dari percubaan ke percubaan.
Video promosi:
Graphene sebagai sumber tenaga
Thibado memutuskan untuk mengambil eksperimen ke arah yang berbeza, berusaha mencari templat yang sesuai dan mengubah cara dia menganalisis data. Penyelidik telah membahagikan setiap gambar yang diambil semasa pengukuran menjadi sub-gambar. Strategi itu ternyata benar: gambaran berskala besar tidak memungkinkan mempelajari undang-undang pergerakan atom, tetapi analisis perinciannya sebagai hasilnya memungkinkan untuk mengetahui sesuatu yang menarik. Diasumsikan bahawa kepingan graphene berpindah pada prinsip yang sama dengan kepingan logam bengkok - tetapi anggapan ini ternyata salah.
Ternyata intinya adalah apa yang disebut "penerbangan Levy" - corak turun naik rawak kecil yang digabungkan dengan pergeseran mendadak dan tajam. Sistem seperti ini sebelumnya diperhatikan dalam sistem biologi dan iklim, tetapi ahli fizik telah melihatnya untuk pertama kalinya pada skala atom. Dengan mengukur kecepatan dan skala gelombang graphene ini, Thibado menyarankan agar mereka dapat digunakan untuk mengekstrak tenaga dari persekitaran.
Selagi suhu persekitaran menghalang pergerakan atom graphene yang "selesa" satu sama lain, ia akan terus berdenyut dan membengkok. Letakkan elektrod di kedua sisi bahagian graphene ini dan anda mempunyai penjana kecil. Menurut pengiraan, graf graphene 10x10 mikron mempunyai kekuatan 10 microwatt. Memandangkan kepala pin boleh memuat sebanyak 20,000 kotak ini, "powerhouse" seperti itu tidak kelihatan sangat mengagumkan, bukan? Walau bagaimanapun, kekuatan ini pada suhu bilik akan cukup untuk membekalkan tenaga kepada beberapa alat kecil - misalnya, jam tangan. Juga menarik bahawa di masa depan kaedah memperoleh tenaga seperti itu boleh menyebabkan penciptaan bioimplant, yang tidak memerlukan bateri besar.
Kesimpulannya
Chibado kini bekerjasama dengan saintis di Makmal Penyelidikan Tentera Laut AS untuk melihat apakah strategi ini mempunyai masa depan. Mungkin graphene yang akan menjadi sumber "tenaga masa depan", yang akan membolehkan teknologi membuat penembusan yang ketara dalam masa terdekat.
Vasily Makarov
