真的可行?美物理學家聲稱,已開發出能從石墨烯採集能量的電路

作者 | 發布日期 2020 年 10 月 09 日 16:38 | 分類 尖端科技 , 材料 Telegram share ! follow us in feedly


美國阿肯色大學物理學家宣布成功開發一種電路,能捕獲石墨烯熱運動並轉換為電流,由於從石墨烯採集能量的想法一直以來都充滿爭議,這項發現也引起網路廣泛討論。

阿肯色大學團隊的研究刊載於《Physical Review E》期刊。這篇名為「獨立式石墨烯波動誘發的電流」文中,團隊認為證實了物理學家 3 年前提出的理論,即石墨烯以某種方式摺疊彎曲時有機會從中採集能量。

從石墨烯採集能量的想法之所以充滿爭議,主要原因是這違反知名物理學家費曼(Richard Feynman)的主張,原子的熱運動(布朗運動)不會起作用;但 Thibado 團隊發現,在室溫條件下,石墨烯的熱運動實際上確實會在電路感應出交流電(AC)。

1950 年時,物理學家 Léon Brillouin 曾發表知名論文,駁斥「電路添加單向電門就從布朗運動收集能量」的說法,有鑑於此,團隊改用兩個二極體建造電路將 AC 轉換為 DC,結果意外發現這項設計協助放大了傳遞功率,團隊隨後也引用隨機熱力學證明這點。

研究合著者、物理學副教授 Pradeep Kumar 形容,石墨烯與團隊設計的電路間有類似「共生」的關係,儘管熱環境看似能在負載電阻起作用,但溫度相同之下,熱量在石墨烯和電路之間並不流動──這是相當重要的一點,因為這意味著並沒有違反熱力學第二定律,無須爭論馬克士威妖(Maxwell’s Demon)的存在。

研究小組也發現,低頻條件下石墨烯相對慢的運動會引發電路電流,這從技術角度來看很重要,因為電子設備在低頻下更能有效發揮作用。

研究作者、阿肯色大學物理系教授 Paul Thibado 解釋,人們可能認為電阻器裡流動的電流會導致發熱,但布朗運動並不會,而實際上沒有電流流動,電阻器就會冷卻。「我們所做的,是重新路由電路電流並轉換為有用的東西。」

團隊未來目標是確定 DC 是否可儲存在電容器隨後使用,要做到這點,就得想辦法將電路小型化使能在晶片上圖案成形,如果數百萬個同樣的微小電路可建立在 1mm 的晶片上,就可當作低功耗電池的替代品。

(首圖來源:shutterstock)