Descoberta de físicos poderia gerar energia barata e ilimitada

O grafeno já foi um material impossível, enquanto hoje é apenas impossivelmente incrível.

Depois de tantas aplicações interessantes que já descobrimos para ele, uma nova pesquisa da Universidade de Arkansas (EUA) revelou mais uma que pode se tornar a melhor de todas: a ondulação do grafeno gera um fenômeno físico em escala atômica que poderia ser explorado como uma maneira de produzir energia barata praticamente ilimitada.

Do grafite ao grafeno

Todos estamos familiarizados com o material preto com base em carbono chamado de grafite, comumente combinado com um material cerâmico para ser utilizado em lápis e lapiseiras. Certo?

Os riscos que vemos no papel são na verdade folhas de átomos de carbono dispostas em um padrão hexagonal. Uma vez que estas folhas não estão ligadas entre si, deslizam facilmente uma sobre a outra.

Durante anos, cientistas se perguntaram se era possível isolar tais folhas de grafite uma das outras, ou seja, fazer um plano bidimensional hexagonal de carbono existir sozinho.

Em 2004, físicos da Universidade de Manchester conseguiram o improvável, isolando folhas de um pedaço de grafite com apenas um átomo de espessura.

Para existir, o material 2D teve que trapacear as leis de alguma forma, atuando como um material 3D para ter algum nível de robustez. Esse truque utiliza a vibração aleatória de átomos, dando à folha 2D de grafeno uma terceira dimensão acessível.

O objetivo inicial

Em outras palavras, o grafeno é possível porque não é perfeitamente plano, mas sim vibra a um nível atômico de tal forma que suas ligações não se revelam espontaneamente.

A equipe de físicos deste estudo, por sua vez, tinha o simples objetivo inicial de observar como o grafeno vibra.

Para medir com precisão o nível dessa ondulação, o físico Paul Thibado e seus colegas colocaram folhas de grafeno em uma grade de cobre de suporte, a fim de acompanhar as mudanças nas posições dos átomos usando um microscópio.

Enquanto eles puderam registrar o balanço dos átomos no grafeno, os números não se encaixavam em nenhum modelo esperado. Eles não podiam reproduzir os dados de um teste para o outro.

O que está acontecendo aqui?

Os alunos de pós-graduação achavam que o estudo estava se revelando inútil; que eles não iriam concluir nada a partir dos dados.

Thibado, no entanto, se perguntava se eles não estavam fazendo a pergunta errada. Puxando o experimento para uma direção diferente, os pesquisadores separaram cada imagem em “sub-imagens”, olhando para as médias em uma escala menor. Em larga escala, os dados escondiam os diferentes padrões.

“Cada região de uma única imagem, quando visualizada ao longo do tempo, produziu um padrão mais significativo”, explicou Thibado.

Padrões de pequenas flutuações aleatórias que se combinam para formar mudanças repentinas e dramáticas são conhecidas como “voos de Lévy”. Embora tenham sido observados em sistemas complexos de biologia e clima, esta foi a primeira vez em que foram vistos em uma escala atômica.

A surpresa

Ao medir a taxa e a escala dessas ondas de grafeno, Thibado imaginou que seria possível aproveitá-las como uma fonte de energia de temperatura ambiente.
Enquanto a temperatura do grafeno permite que os átomos se desloquem desconfortavelmente, ele continua a ondular e dobrar.

Coloque eletrodos em ambos os lados deste grafite, e você tem uma pequena tensão de mudança.

Com os cálculos de Thibado, um único pedaço de grafeno de dez mícron por dez mícron poderia produzir dez microwatts de energia. Dado que cabe mais de 20.000 desses quadrados na cabeça de um alfinete, uma pequena quantidade de grafeno à temperatura ambiente poderia poder ser capaz de fazer um relógio de pulso funcionar indefinidamente.

Uma das aplicações mais interessantes, no entanto, são implantes biológicos que poderão trabalhar sem necessidade de baterias pesadas.

Próximos passos

A descoberta é promissora, mas certamente precisamos de mais estudos para definir se tais aplicações são mesmo práticas.

A boa notícia é que Thibado já está trabalhando com cientistas da US Naval Research Laboratory (em tradução livre, Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA) para ver se o conceito de fato se mantém.

Talvez este seja o nascimento de um novo campo de dispositivos eletrônicos.

A pesquisa foi publicada na revista científica Physical Review Letters.

Fonte: ScienceAlert

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