Un equipo de físicos de la Universidad de Arkansas ha desarrollado con éxito un circuito capaz de capturar el movimiento térmico del grafeno y convertirlo en una corriente eléctrica.
"Un circuito de recolección de energía basado en grafeno podría incorporarse en un chip para proporcionar energía limpia, ilimitada y de bajo voltaje para pequeños dispositivos o sensores", dijo Paul Thibado, profesor de física e investigador principal del descubrimiento.
Los hallazgos, publicados en la revista Revisión física E , son prueba de una teoría que los físicos desarrollaron en la U de A hace tres años de que el grafeno independiente, una sola capa de átomos de carbono, se ondula y se dobla de una manera prometedora para la recolección de energía.
La idea de recolectar energía del grafeno es controvertida porque refuta la conocida afirmación del físico Richard Feynman de que el movimiento térmico de los átomos, conocido como movimiento browniano, no funciona. El equipo de Thibado descubrió que a temperatura ambiente el movimiento térmico del grafeno no funciona.de hecho inducir una corriente alterna CA en un circuito, un logro que se cree imposible.
En la década de 1950, el físico Léon Brillouin publicó un artículo histórico que refutaba la idea de que agregar un solo diodo, una puerta eléctrica unidireccional, a un circuito es la solución para recolectar energía del movimiento browniano. Sabiendo esto, el grupo de Thibado construyó su circuitocon dos diodos para convertir CA en corriente continua CC. Con los diodos en oposición permitiendo que la corriente fluya en ambos sentidos, proporcionan caminos separados a través del circuito, produciendo una corriente CC pulsante que realiza el trabajo en una resistencia de carga.
Además, descubrieron que su diseño aumentaba la cantidad de energía entregada. "También descubrimos que el comportamiento de encendido y apagado, similar a un interruptor, de los diodos en realidad amplifica la energía entregada, en lugar de reducirla, como se pensaba anteriormente", dijoThibado. "La tasa de cambio en la resistencia proporcionada por los diodos agrega un factor adicional a la potencia".
El equipo utilizó un campo relativamente nuevo de la física para demostrar que los diodos aumentaron la potencia del circuito. "Para probar esta mejora de potencia, nos basamos en el campo emergente de la termodinámica estocástica y ampliamos la célebre teoría de Nyquist, que tiene casi un siglo de antigüedad".dijo el coautor Pradeep Kumar, profesor asociado de física y coautor.
Según Kumar, el grafeno y el circuito comparten una relación simbiótica. Aunque el entorno térmico está trabajando en la resistencia de carga, el grafeno y el circuito están a la misma temperatura y el calor no fluye entre los dos.
Esa es una distinción importante, dijo Thibado, porque una diferencia de temperatura entre el grafeno y el circuito, en un circuito que produce energía, contradeciría la segunda ley de la termodinámica ". Esto significa que la segunda ley de la termodinámica no se viola, ni existecualquier necesidad de argumentar que 'Maxwell's Demon' está separando electrones fríos y calientes ", dijo Thibado.
El equipo también descubrió que el movimiento relativamente lento del grafeno induce corriente en el circuito a bajas frecuencias, lo cual es importante desde una perspectiva tecnológica porque la electrónica funciona de manera más eficiente a frecuencias más bajas.
"La gente puede pensar que la corriente que fluye en una resistencia hace que se caliente, pero la corriente browniana no lo hace. De hecho, si no fluye corriente, la resistencia se enfriaría", explicó Thibado. "Lo que hicimos fue desviarla corriente en el circuito y transformarla en algo útil ".
El siguiente objetivo del equipo es determinar si la corriente CC se puede almacenar en un condensador para su uso posterior, un objetivo que requiere miniaturizar el circuito y modelarlo en una oblea de silicio o chip. Si se pudieran construir millones de estos pequeños circuitosen un chip de 1 milímetro por 1 milímetro, podrían servir como reemplazo de batería de baja potencia.
Video: http://www.youtube.com/watch?v=KiLTEjm8zLw&feature=emb_logo
La Universidad de Arkansas tiene varias patentes pendientes en los mercados estadounidenses e internacionales sobre la tecnología y la ha licenciado para aplicaciones comerciales a través de la división Technology Ventures de la universidad. Investigadores Surendra Singh, profesora universitaria de física; Hugh Churchill, profesor asociado de física; y Jeff Dix, profesor asistente de ingeniería, contribuyó al trabajo, que fue financiado por el Fondo de Comercialización del Canciller con el apoyo de la Fundación de Apoyo Caritativo de la Familia Walton.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Arkansas . Original escrito por Bob Whitby. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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