|
从某种程度上来说，石墨烯是不应该存在，因为它太神奇了。 最近的一个新研究已经深入研究了石墨烯的涟漪，发现了原子尺度上的一种物理现象，可以利用它来产生几乎无限的清洁能源。 由阿肯色大学的研究人员带领的物理学家团队并没有打算探索一种全新的方式来为电子设备供电。 他们的目标要低得多——仅仅是观察石墨烯如何振动的。 我们都很熟悉这种被称为石墨的黑色碳基材料，这种材料通常与陶瓷材料结合，制成铅笔的“铅”。 我们看到的是铅笔留下的污迹，实际上是把碳原子排列成“铁丝网”的形状。因为纸没有彻底粘合在一起，所以它们很容易互相滑动。 多年来，科学家们一直在想，是否有可能分离出一层石墨，留下一层2维的碳“铁丝网”。 2004年，一对来自曼彻斯特大学的物理学家完成了一项不可能完成的工作，从一块只有原子厚度的石墨中分离出薄片。 为了生存，2D材料必须以某种方式作弊，充当3D材料，以提供一定程度的鲁棒性。 事实证明，这个“漏洞”是原子之间的随机抖动，使得2D的石墨烯成为一个方便的第三维度。 换句话说，石墨烯之所以成为可能，是因为它根本不是完全平的，而是在原子层面上振动，使它的化学键不会自发地瓦解。 为了准确测量这种振动的程度，物理学家Paul Thibado最近带领一个研究生团队进行了一项简单的研究。 他们在一个支撑的铜网上铺设了石墨烯薄片，并用扫描隧道显微镜观察了原子位置的变化。 虽然他们可以记录石墨烯中原子的摆动，但这些数字并不符合任何预期的模型。他们无法复制从一个试验到下一个试验所收集的数据。 “学生们觉得我们不会学到有用的东西，”Thibado说，“但我想知道我们是否问得太简单了。” Thibado把实验推向了另一个方向，通过改变他们看待数据的方式来寻找一种模式。 Thibado说：“我们把每个图像都分成了子图像。” “观察大规模平均值隐藏了不同的模式。一幅图像的每一个区域，随着时间的推移，都会产生一种更有意义的模式。” 研究小组很快发现，石墨烯的薄片在弯曲，与弯曲的薄金属在弯曲的情况下弯曲的方式不同。 小的、随机的波动组合形成突然的、戏剧性的变化，被称为Lévy飞行。虽然在复杂的生物和气候系统中观察到它们，但这是它们第一次出现在原子尺度上。 通过测量这些石墨烯波的速度和规模，Thibado认为可以利用它作为环境温度的能量源。 只要石墨烯的温度允许原子以不舒服的方式移动，它就会继续波动和弯曲。 把电极放置在这个弯曲的石墨烯的两侧，你会有一个微小的移动电压。 下面的视频片段详细解释了这一过程： 根据Thibado的计算，一块10微米*10微米的石墨烯可以产生十微瓦的电力。 这听起来可能不太令人印象深刻，但考虑到你可以在大头针顶部安装2万多个这样的正方形，在室温下，少量的石墨烯就可以无限地支持像手表一样的东西。 更好的是，它可以为不需要笨重电池的生物植入物提供动力。 尽管这些应用程序令人兴奋，但仍需对这些应用进行调查。幸运的是，Thibado已经与美国海军研究实验室的科学家们合作，研究这个概念是否能够落地。 对于一个不可能的分子来说，石墨烯已经成为一种神奇的材料，它已经成为了物理学中的关键。 它已经被吹捧为未来导体的“积木”。或许，我们也将看到，它将会在未来为电子设备新领域提供动力。 这项研究发表在《物理评论快报》上。 |
|
|
来自： 昵称41082923 > 《科学》
