Físicos dos Estados Unidos descobriram acidentalmente que o grafeno pode gerar energia usando o meio ambiente e se tornará uma nova palavra em energia e biônica em um futuro próximo.
A existência do grafeno na natureza é um fenômeno que se tornou possível devido ao fato de os cientistas terem encontrado uma "brecha" nas leis da física e forçado uma tela atômica bidimensional contínua a se comportar como um material tridimensional. Mais e mais estudos novos estão revelando aplicações úteis deste material, e as previsões parecem muito encorajadoras: descobriu-se que o grafeno pode ser usado para obter uma quantidade quase infinita de energia!
Descoberta acidental
Uma equipe de físicos liderada por pesquisadores da Universidade de Arkansas fez a descoberta por acaso. O objetivo original do teste era estudar a vibração do grafeno - mas para quê?
Estamos todos familiarizados com o grafite granulado, que é comumente usado em conjunto com componentes de cerâmica para criar um cabo de lápis. A faixa preta que permanece depois que a grafite do lápis passa pelo papel é, na verdade, finas folhas de átomos de carbono que deslizam facilmente umas sobre as outras. Por muitos anos, os físicos se perguntaram: é possível isolar tal folha e torná-la um plano bidimensional independente?
Em 2004, físicos da Universidade de Manchester conseguiram. Para existirem separadamente, as folhas de átomos de carbono precisam se comportar como um material tridimensional para fornecer a estabilidade necessária. Descobriu-se que a "brecha" neste caso é o deslocamento de átomos móveis, o que dá ao grafeno as propriedades da terceira dimensão. Em outras palavras, o grafeno nunca foi 100% plano - ele vibrou no nível atômico para que suas ligações não se deteriorassem espontaneamente.
Foi para medir o nível desse deslocamento e vibração que o físico Paul Tibado liderou recentemente um grupo de alunos de graduação e fez um estudo muito simples com eles. Os cientistas colocaram folhas de grafeno em uma rede especial de cobre e observaram mudanças nas posições dos átomos com um microscópio. No entanto, os números por algum motivo não correspondiam ao modelo esperado. Além disso, os dados variaram de ensaio para ensaio.
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Grafeno como fonte de energia
Thibado decidiu levar o experimento em uma direção diferente, tentando encontrar um modelo adequado e mudando a forma como analisou os dados. Os pesquisadores dividiram cada imagem obtida durante a medição em subimagens. A estratégia acabou sendo acertada: a imagem em grande escala não permitia estudar as leis do movimento dos átomos, mas a análise de suas particularidades a partir daí permitia descobrir algo interessante. Supunha-se que as folhas de grafeno se moviam no mesmo princípio que as folhas de metal dobradas - mas essa suposição se revelou falsa.
Descobriu-se que o ponto principal está nos chamados "voos Levy" - padrões de pequenas flutuações aleatórias combinadas com mudanças repentinas e bruscas. Tais sistemas foram observados anteriormente em sistemas biológicos e climáticos, mas os físicos os viram pela primeira vez em escala atômica. Ao medir a velocidade e a escala dessas ondas de grafeno, Thibado sugeriu que elas poderiam ser usadas para extrair energia do ambiente.
Desde que a temperatura ambiente impeça o movimento "confortável" dos átomos de grafeno em relação uns aos outros, eles continuarão a pulsar e dobrar. Coloque eletrodos em cada lado de uma seção deste grafeno e você terá um pequeno gerador. De acordo com os cálculos, um gráfico de 10x10 mícrons de grafeno tem uma potência de 10 microwatts. Considerando que a cabeça de um alfinete pode caber em até 20.000 desses quadrados, tal "casa de força" não parece muito impressionante, certo? No entanto, essa energia em temperatura ambiente será suficiente para fornecer energia a algum pequeno gadget - por exemplo, um relógio de pulso. Também é interessante que no futuro esse método de obtenção de energia possa levar à criação de bioimplantes, que não necessitarão de baterias volumosas.
Conclusão
Chibado está atualmente colaborando com cientistas do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA para ver se essa estratégia tem futuro. Talvez seja o grafeno que se tornará a fonte da "energia do futuro", o que permitirá que as tecnologias façam um avanço significativo no futuro próximo.
Vasily Makarov
