Fisikawan dari Amerika Serikat secara tidak sengaja menemukan bahwa graphene dapat menghasilkan energi dengan menggunakan lingkungan dan akan menjadi kata baru dalam energi dan bionik dalam waktu dekat.
Keberadaan graphene di alam merupakan fenomena yang menjadi mungkin karena para ilmuwan menemukan sebuah "celah" dalam hukum fisika dan memaksa kanvas atom dua dimensi yang berkelanjutan untuk berperilaku seperti bahan tiga dimensi. Semakin banyak penelitian baru mengungkapkan aplikasi berguna dari bahan ini, dan prediksi terdengar sangat menggembirakan: ternyata graphene dapat digunakan untuk mendapatkan jumlah energi yang hampir tak terbatas!
Penemuan tidak disengaja
Sebuah tim fisikawan yang dipimpin oleh para peneliti dari Universitas Arkansas membuat penemuan itu secara tidak sengaja. Tujuan asli dari pengujian mereka adalah untuk mempelajari getaran graphene - tapi untuk apa?
Kita semua akrab dengan grafit berbutir, yang umumnya digunakan bersama dengan komponen keramik untuk membuat batang pensil. Strip hitam yang tersisa setelah ujung pensil melewati kertas sebenarnya adalah lembaran tipis atom karbon yang mudah bergeser satu sama lain. Selama bertahun-tahun, fisikawan bertanya-tanya: mungkinkah mengisolasi lembaran seperti itu dan menjadikannya bidang dua dimensi yang independen?
Pada tahun 2004, fisikawan dari Universitas Manchester berhasil. Agar ada secara terpisah satu sama lain, lembaran atom karbon perlu berperilaku seperti bahan tiga dimensi untuk memberikan stabilitas yang diperlukan. Ternyata "celah" dalam hal ini adalah perpindahan atom seluler, yang memberi graphene sifat-sifat dimensi ketiga. Dengan kata lain, graphene tidak pernah 100% datar - ia bergetar pada tingkat atom sehingga ikatannya tidak akan meluruh secara spontan.
Untuk mengukur tingkat perpindahan dan getaran inilah fisikawan Paul Tibado baru-baru ini memimpin sekelompok mahasiswa pascasarjana dan melakukan studi yang sangat sederhana dengan mereka. Para ilmuwan meletakkan lembaran graphene pada jaring tembaga khusus dan mengamati perubahan posisi atom dengan mikroskop. Namun, angka karena alasan tertentu tidak sesuai dengan model yang diharapkan. Selain itu, datanya bervariasi dari uji coba ke uji coba.
Video promosi:
Graphene sebagai sumber energi
Thibado memutuskan untuk melakukan eksperimen ke arah yang berbeda, mencoba menemukan template yang sesuai dan mengubah cara dia menganalisis data. Peneliti membagi setiap gambar yang diambil selama pengukuran menjadi sub-gambar. Strategi itu ternyata benar: gambar berskala besar tidak memungkinkan mempelajari hukum-hukum gerak atom, tetapi analisis partikularnya sebagai hasilnya memungkinkan untuk menemukan sesuatu yang menarik. Diasumsikan bahwa lembaran graphene bergerak dengan prinsip yang sama seperti lembaran logam bengkok - tetapi asumsi ini ternyata salah.
Ternyata intinya ada dalam apa yang disebut "penerbangan Retribusi" - pola fluktuasi acak kecil yang dikombinasikan dengan pergeseran tajam dan tiba-tiba. Sistem semacam itu sebelumnya diamati dalam sistem biologi dan iklim, tetapi fisikawan telah melihatnya untuk pertama kalinya dalam skala atom. Dengan mengukur kecepatan dan skala gelombang graphene ini, Thibado menyarankan agar mereka dapat digunakan untuk mengekstraksi energi dari lingkungan.
Selama suhu lingkungan mencegah pergerakan "nyaman" atom graphene relatif satu sama lain, mereka akan terus berdenyut dan menekuk. Tempatkan elektroda di kedua sisi bagian dari graphene ini dan Anda memiliki generator kecil. Menurut perhitungan, grafik graphene 10x10 mikron memiliki kekuatan 10 microwatt. Mempertimbangkan bahwa kepala peniti dapat memuat sebanyak 20.000 kotak ini, "pembangkit tenaga listrik" seperti itu tidak terlihat sangat mengesankan, bukan? Namun, daya pada suhu ruangan ini akan cukup untuk memberi energi pada beberapa gadget kecil - misalnya jam tangan. Menarik juga bahwa di masa depan, metode memperoleh energi seperti itu dapat mengarah pada pembuatan bioimplan, yang tidak memerlukan baterai besar.
Kesimpulan
Chibado saat ini bekerja sama dengan para ilmuwan di Laboratorium Riset Angkatan Laut AS untuk melihat apakah strategi ini memiliki masa depan. Mungkin graphene yang akan menjadi sumber "energi masa depan", yang akan memungkinkan teknologi membuat terobosan signifikan dalam waktu dekat.
Vasily Makarov
