아칸소대학의 연구팀이 높은 열전도율을 갖는, 탄소를 결합시킨 물질 그래핀을 사용하여 환경에 위해가 적은 깨끗한 에너지를 무한하게 생성할 수 있는 가능성을 지닌 회로를 발명했습니다.
Phys. Rev. E 102, 042101 (2020) - Fluctuation-induced current from freestanding graphene
https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.102.042101
Fluctuation-induced current from freestanding graphene
At room temperature, micron-sized sheets of freestanding graphene are in constant motion, even in the presence of an applied bias voltage. We quantify the out-of-plane movement by collecting the displacement current using a nearby small-area metal electrod
journals.aps.org
Physicists Build Circuit That Generates Clean, Limitless Power From Graphene | University of Arkansas
https://news.uark.edu/articles/54830/physicists-build-circuit-that-generates-clean-limitless-power-from-graphene
Physicists Build Circuit That Generates Clean, Limitless Power From Graphene
Researchers harnessed the atomic motion of graphene to generate an electrical current that could lead to a chip to replace batteries.
news.uark.edu
물리학 교수인 폴 티바도 씨가 이끄는 연구팀은 2020년 10월 2일에 그래핀의 열운동을 전류로 변환 가능한 회로의 개발에 성공했다고 보고했습니다. 아래의 이미지가 실제로 제작된 회로입니다.
티바도 씨 연구팀은 상온에서 그래핀의 열운동이 회로에 교류전류(AC)를 유발하는 것을 발견했습니다. 이번 발견과 1950년 프랑스의 물리학자 레온 니콜라 브리루안이 발표한 '전류를 한 방향으로만 흐르지 않도록 하는 작용을 가진 다이오드를 회로에 추가하여 액체 · 기체 중의 미립자가 불규칙하게 운동하는 현상인 브라운 운동으로부터 에너지를 얻을 수 있다'는 논문의 이론을 응용하여 회로를 구축했습니다.
티바도 씨 등은 그래핀에서 발생하는 AC를 직류(DC)로 변환하는 다이오드를 회로에 탑재하여 다이오드를 통해 전류가 양방향으로 흐르도록 회로를 설계했습니다. 회로에서 부하저항에 작용하는 펄스DC 전류가 발생하고 전력을 생성되어 에너지가 만들어지고 있습니다. 티바도 씨 등이 설계한 회로는 다이오드에서 전류의 방향을 전환함으로써, 공급되는 전력량이 감소하는 것이 아니라 증가하도록 설계되어 있습니다.
티바도 씨는 "그래핀을 기반으로 한 에너지 하베스팅 회로를 통합함으로써 소형 장치와 센서에 깨끗하고 무한한 저전압 전력을 제공할 수 있는 가능성이 있습니다"라고 주장합니다.
그래핀의 열운동을 전류로 변환할 수 있다는 발견은 한때 불가능하다고 생각되었던 현상으로, 티바도 씨 연구팀의 발견은 노벨상을 수상한 물리학자 리처드 파인만의 주장에 반하고 있었기 때문에, 일부 연구자들 사이에서 논란이 생기고 있다고 합니다.
티바도 씨 연구팀은 다음의 목표로 "회로를 더 소형화하는 것"을 들었고, 이미 연구가 시작되었습니다. 회로의 소형화에 성공하여 1×1mm 칩에 회로를 수백만 개나 탑재할 수 있게 된다면, 새로운 저전력 배터리로의 활용이 가능합니다.
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