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    Os físicos constroem um circuito que gera limpa, poder ilimitado do grafeno

    Crédito:University of Arkansas

    Uma equipe de físicos da Universidade de Arkansas desenvolveu com sucesso um circuito capaz de capturar o movimento térmico do grafeno e convertê-lo em corrente elétrica.

    "Um circuito de captação de energia com base em grafeno poderia ser incorporado a um chip para fornecer limpeza, ilimitado, energia de baixa tensão para pequenos dispositivos ou sensores, "disse Paul Thibado, professor de física e pesquisador principal da descoberta.

    As evidências, publicado no jornal Revisão Física E , são a prova de uma teoria que os físicos desenvolveram na U of A três anos atrás, de que o grafeno independente - uma única camada de átomos de carbono - ondula e se dobra de uma forma que promete a captação de energia.

    A ideia de colher energia do grafeno é controversa porque refuta a conhecida afirmação do físico Richard Feynman de que o movimento térmico dos átomos, conhecido como movimento browniano, não pode trabalhar. A equipe de Thibado descobriu que, à temperatura ambiente, o movimento térmico do grafeno de fato induz uma corrente alternada (CA) em um circuito, uma conquista considerada impossível.

    Na década de 1950, o físico Léon Brillouin publicou um artigo histórico refutando a ideia de que a adição de um único diodo, um portão elétrico unilateral, a um circuito é a solução para coletar energia do movimento browniano. Sabendo disso, O grupo de Thibado construiu seu circuito com dois diodos para converter AC em corrente contínua (DC). Com os diodos em oposição, permitindo que a corrente flua para os dois lados, eles fornecem caminhos separados através do circuito, produzindo uma corrente CC pulsante que realiza trabalho em um resistor de carga.

    Crédito:University of Arkansas

    Adicionalmente, eles descobriram que seu projeto aumentava a quantidade de energia fornecida. "Também descobrimos que o on-off, o comportamento semelhante a um interruptor dos diodos, na verdade, amplifica a potência fornecida, ao invés de reduzi-lo, como pensado anteriormente, "disse Thibado." A taxa de variação na resistência fornecida pelos diodos adiciona um fator extra à potência. "

    A equipe usou um campo relativamente novo da física para provar que os diodos aumentavam a potência do circuito. "Ao provar este aumento de poder, extraímos do campo emergente da termodinâmica estocástica e estendemos a quase centenária célebre teoria de Nyquist, "disse o co-autor Pradeep Kumar, professor associado de física e co-autor.

    De acordo com Kumar, o grafeno e o circuito compartilham uma relação simbiótica. Embora o ambiente térmico esteja realizando trabalho no resistor de carga, o grafeno e o circuito estão na mesma temperatura e o calor não flui entre os dois.

    Essa é uma distinção importante, disse Thibado, porque uma diferença de temperatura entre o grafeno e o circuito, em um circuito que produz energia, contradiria a segunda lei da termodinâmica. "Isso significa que a segunda lei da termodinâmica não é violada, nem há necessidade de argumentar que o 'Demônio de Maxwell' está separando elétrons quentes e frios, "Disse Thibado.

    A equipe também descobriu que o movimento relativamente lento do grafeno induz corrente no circuito em baixas frequências, o que é importante do ponto de vista tecnológico porque a eletrônica funciona com mais eficiência em frequências mais baixas.

    "As pessoas podem pensar que a corrente fluindo em um resistor faz com que ele aqueça, mas a corrente browniana não. Na verdade, se nenhuma corrente estivesse fluindo, o resistor esfriaria, "Thibado explicou." O que fizemos foi redirecionar a corrente do circuito e transformá-la em algo útil. "

    O próximo objetivo da equipe é determinar se a corrente DC pode ser armazenada em um capacitor para uso posterior, uma meta que requer miniaturizar o circuito e padronizá-lo em um wafer de silício, ou chip. Se milhões desses minúsculos circuitos pudessem ser construídos em um chip de 1 por 1 milímetro, eles podem servir como uma substituição de bateria de baixa energia.


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