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O grafeno pode algum dia fortalecer o mundo

Os cientistas descobriram um suprimento infinito de energia no movimento browniano do grafeno que ocorre naturalmente.

(ROST9 via SHUTTERSTOCK)

O grafeno é uma folha de átomos de carbono individuais dispostos em um padrão semelhante a um arame de galinha. É uma coisa estranha, um objeto eletricamente bidimensional em que seus portadores de carga - seus elétrons - só são capazes de se mover em duas direções. Ele tem um pequeno truque pelo qual obtém uma terceira dimensão: movimento browniano , neste caso, movimentos contínuos, minúsculos e aleatórios em seus átomos que, em última análise, fazem a folha ondular para cima e para baixo. Imagine ondas movendo-se em um corpo de água. E agora, uma equipe de físicos da Universidade de Arkansas liderada por Paul Thibado descobriram que é possível capturar energia das ondulações do grafeno como uma fonte infinita de energia limpa.

(Veritaserum)

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O movimento browniano foi descoberto há muito tempo, em 1827, e como um fenômeno que ocorre naturalmente, os cientistas desde então se perguntam se haveria uma maneira de aproveitar sua energia. Deixe para o estranho grafeno tornar isso possível fazendo isso em uma escala atômica.

Thibado e seus alunos mediam o movimento das folhas de grafeno, colocadas sobre uma grade de cobre para suporte, por meio de um microscópio de tunelamento (ou STM). As medições não faziam nenhum sentido, realmente, com cada observação produzindo dados diferentes.

Thibado conta Fronteiras de pesquisa , “Os alunos sentiram que não aprenderíamos nada de útil, mas me perguntei se estávamos fazendo uma pergunta simples demais, ao pensar sobre o movimento de toda a folha de grafeno. Assim, eles estudaram as medições em pedaços cada vez menores, até chegarem a uma única ondulação, ponto em que as coisas começaram a pelo menos sugerir algum tipo de lógica governante.

Quando eles se concentraram nas medições de um único ponto, 'como olhar para uma bóia que só se move para cima e para baixo no oceano', para usar a metáfora de Thibado, eles viram: movimento browniano minúsculo combinado com movimentos maiores e coordenados, uma combinação referida assim como Voos da Lévy , que fazia uma folha virar para cima e para baixo em ondulações, semelhante ao movimento produzido pela flexão de uma folha fina de metal. Foi a primeira vez que isso foi observado em escala atômica, e Thibado e seus alunos publicaram suas pesquisas em Cartas de revisão física .

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A percepção de que as ondulações do grafeno ocorrem naturalmente é a “chave para usar o movimento de materiais 2D como fonte de energia coletável”, diz Thibado. Ao contrário dos átomos individuais de outros materiais que se movem aleatoriamente, os átomos de carbono no grafeno permanecem conectados em sua camada e, portanto, se movem juntos, o que permite que a energia dessas ondas seja capturada usando a nanotecnologia.

Thibado inventou o Vibration Energy Harvester, ou VEH, para fazer isso, e ele recebeu uma patente provisória por seu dispositivo que pode operar motores minúsculos.

Embora a quantidade de energia produzida por cada camada de grafeno seja minúscula, é fácil ver como ela pode aumentar.

Thibado está trabalhando com pedaços de grafeno de apenas 10 mícrons de diâmetro, e cujos voos Lévy medem apenas 10 nanômetros por 10 nanômetros para produzir 10 picowatts de poder.

Ainda assim, você pode encaixar 20.000 dessas peças na cabeça de um alfinete. Uma fina membrana de camadas de grafeno poderia alimentar um relógio para sempre sem a necessidade de recarga, e imagine as possibilidades de grandes “baterias feitas de grafeno: elas poderiam funcionar indefinidamente, nunca precisariam ser recarregadas e estar totalmente limpas.