Волны графена

Как выглядит волновая энергетика в наномасштабе
03.07.2018
Иван Рогожкин

Графен, который сотрудники Манчестерского университета Андрей Гейм и Константин Новосёлов открыли в 2004 г., по представлениям того времени, должен был быть неустойчивым. Физики считали, что один слой атомов не может обладать такими свойствами трёхмерного объекта, как прочность, упругость и, тем более, проводимость. Группа учёных из Университета Арканзаса прояснила этот вопрос.

Рассматривая мембрану графена под сканирующим туннельным микроскопом, американцы обнаружили, что атомы углерода постоянно колеблются поперёк плоскости решётки, фактически создавая недостающее третье измерение.

При попытке согласовать расчётные и экспериментальные данные учёные натолкнулись на проблему: результаты измерений каждый раз сильно менялись. Подробный статистический анализ данных показал, что небольшие случайные локальные флуктуации время от времени складываются в резкие сдвиги большого участка мембраны. Ранее подобное явление было обнаружено в сложных биологических и климатических системах, где оно было названо блужданием Леви. Гигантские волны высотой выше 25 м, иногда возникающие в океане, видимо, тоже образуются подобным образом. На наноуровне блуждание Леви было зафиксировано впервые.

Подвешенная за края графеновая мембрана размерами 10x10 мкм сильно выгибалась то в одну, то в другую сторону, что натолкнуло учёных на идею создать генератор, который будет преобразовывать поступающее в мембрану тепло в электрическую энергию. Для этого было предложено заключить графен между двумя электродами. В процессе колебаний он будет касаться то одного, то другого контакта, перенося между ними электрические заряды.

Как сообщил руководитель исследовательской группы Пол Тибадо, одна графеновая ячейка сможет выдавать мощность 10 мкВт. Для получения большей мощности нужно будет использовать множество параллельно соединённых ячеек, от которых уже реально питать различные датчики и встраиваемые электронные устройства, включая медицинские имплантаты.

Источник: Университет Арканзаса

Читайте другие наши материалы