Um grupo de físicos da Universidade do Arkansas (UA), nos Estados Unidos, desenvolveu um circuito capaz de capturar o movimento térmico do grafeno para convertê-lo em eletricidade. “Um circuito de coleta de energia baseado em grafeno poderia ser incorporado em um chip para fornecer energia limpa, ilimitada e de baixa voltagem para pequenos dispositivos ou sensores”, explicou Paul Thibado, professor de Física e pesquisador-chefe do estudo.

A descoberta, publicada na revista científica Physical Review E, chegou para comprovar a teoria que o mesmo grupo de físicos desenvolveu há três anos de que o grafeno independente ondula e se deforma a fim de possibilitar a captação de energia.

O grafeno, que ganhou fama no Brasil após comentários do presidente Jair Bolsonaro, é um material cristalino extremamente fino formado por átomos de carbono e com alto poder de condução. Por suas propriedades físicas revolucionários, é tido como o futuro da tecnologia.

Ainda assim, a ideia de gerar energia a partir do grafeno é controversa, visto que refuta a popular afirmação do físico Richard Feynman de que o movimento térmico dos átomos, conhecido como movimento browniano, não funciona para gerar energia. No entanto, o grupo liderado por Thibado descobriu que, se em temperatura ambiente, o movimento térmico do grafeno induz uma corrente alternada (CA) em um circuito, algo considerado impossível até então.

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Ilustração que representa a estrutura do grafeno em tamanho ampliado. Imagem: Rost9/Shutterstock

A ideia de que isso nunca aconteceria era tão forte que, nos anos 1950, o físico Léon Brillouin publicou um artigo de referência refutando a teoria de que adicionar um único diodo a um circuito é a solução para coletar energia do movimento browniano. Pensando nisso, o grupo da UA construiu um circuito com dois diodos para converter CA em corrente contínua (CC). Com os diodos em oposição, permitindo que a corrente flua para os dois lados, os diodos fornecem caminhos separados através do circuito, produzindo uma CC pulsante.

“Nós também descobrimos que o comportamento tipo interruptor dos diodos na verdade amplifica a potência fornecida, ao invés de reduzi-la, como se pensava anteriormente”, disse Thibado. “A taxa de variação da resistência fornecida pelos diodos adiciona um fator extra à potência.” Além disso, o grupo utilizou um campo relativamente novo da física para entender uma teoria antiga, os quais, juntos, puderam provar que os diodos aumentam a potência do circuito. “Para provar este aumento de poder, nós nos baseamos no campo emergente da termodinâmica estocástica e estendemos a famosa teoria de Nyquist, quase centenária”, afirmou Pradeep Kumar, professor de Física e coautor do estudo.

Os físicos também descobriram que o movimento relativamente lento do grafeno induz corrente no circuito em baixas frequências, o que é importante do ponto de vista tecnológico porque a eletrônica funciona com mais eficiência em frequências mais baixas.

Agora, o próximo objetivo da equipe é determinar se a CC pode ser armazenada em um capacitor para uso posterior. Se milhões desses minúsculos circuitos pudessem ser construídos em um chip de milímetro por milímetro, então poderiam funcionar como substitutos a baterias de baixa potência.

Via: Phys.org