真的可行?美物理学家声称,已开发出能从石墨烯中采集能量的电路

美国阿肯色大学物理学家宣布他们已经成功开发一种电路,能捕获石墨烯热运动并将其转换为电流,由于从石墨烯中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已刊载于《Physical Review E》期刊。在这篇名为“独立式石墨烯波动诱发的电流”一文中,团队认为它们已经证实了物理学家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能从中采集能量。

从石墨烯中采集能量的想法之所以充满争议,主要原因是这违反了知名物理学家费曼(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中感应出交流电(AC)。

1950年时,物理学家Léon Brillouin曾发布一篇知名论文,驳斥“在电路中添加单向电门就从布朗运动中收集能量”的说法,有鉴于此,团队改为用两个二极管建造电路来将AC转换为DC,结果意外发现这项设计更协助放大了传递的功率,团队随后也引用随机热力学证明了这一点。

研究合着者、物理学副教授Pradeep Kumar形容,石墨烯与团队设计的电路间有着类似“共生”的关系,尽管热环境看似能在负载电阻上起作用,但在温度相同之下,热量在石墨烯和电路之间并不流动──而这是相当重要的一点,因为这意味着事情并没有违反热力学第二定律,无需争论马克士威妖(Maxwell’s Demon)的存在。

研究小组也发现,在低频条件下石墨烯相对慢的运动会引发电路中的电流,这从技术角度来看很重要,因为电子设备在低频下能更有效发挥作用。

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中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,电阻器会冷却下来。“我们所做的,是重新路由电路中的电流并将其转换为有用的东西”。

团队未来目标是确定DC是否可以存储在电容器中供随后使用,而要做到这点,就得想办法将电路小型化使其能在芯片上图案成形,如果数百万个同样的微小电路可以创建在1mm的芯片上,那么它们可以用做低功耗电池的替代品。

(首图来源:shutterstock)

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