分子热运动发电「运动产生什么」

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来自阿肯色大学的一个研究小组已经成功开发出一种可以捕捉石墨烯的热运动并将其转化为电流的电路。物理学家们表示，基于石墨烯的能量收集电路可以被整合到芯片中，为小型设备和传感器提供清洁、无限的低压电力，而在一定程度上不再依赖外部电池提供能源。

阿肯色大学校徽

阿肯色大学团队的研究已刊载于《Physical Review E》期刊。在这篇名为“独立式石墨烯波动诱发的电流”一文中，团队认为它们已经证实了物理学家3年前提出的理论，即石墨烯以某种方式折叠弯曲时有机会能从中采集能量。

从石墨烯中采集能量的想法之所以充满争议，主要原因是这违反了知名物理学家费曼（RichardFeynman）的主张，原子的热运动（布朗运动）不会起作用；但Thibado团队发现，在室温条件下，石墨烯的热运动实际上确实会在电路中感应出交流电（AC）。

研究人员创造了一种石墨烯电路可捕捉其热运动转化为电流

物理学家莱昂·布里渊（Léon Brillouin）发表了一篇具有里程碑意义的论文，驳斥了在电路中添加单个二极管（单向电门）能从布朗运动中采集能量的想法。基于这一点，蒂巴多的研究小组用两个二极管构建了他们的电路，将交流电转换为直流电。通过让二极管处于相反位置使电流可以双向流动，他们提供了通过电路的独立路径，从而产生脉冲式直流电，这个电流可以在负载电阻上运行。

物理学家莱昂·布里渊（Léon Brillouin）

此外，他们发现这项设计增加了传递的功率数量。蒂巴多表示：“我们还发现，二极管的通断、开关状行为实际上放大了所传递的功率，而不是像以前所认为的那样降低了功率。二极管提供的电阻变化率为功率增加了一个额外的因素。”

该团队采用了一个相对较新的物理领域来证明二极管增加了电路的功率。物理学副教授、论文作者之一的普拉蒂普·库马尔（Pradeep Kumar）表示：“在证明这种功率增强的过程中，我们从随机热力学这一新兴领域中汲取了经验，并拓展了近百年历史的著名的奈奎斯特理论。”

石墨烯热运动

研究合著者、物理学副教授Pradeep Kumar形容，石墨烯与团队设计的电路间有着类似“共生”的关系，尽管热环境看似能在负载电阻上起作用，但在温度相同之下，热量在石墨烯和电路之间并不流动──而这是相当重要的一点，因为这意味着事情并没有违反热力学第二定律。蒂巴多表示，这是一个重要的区别，因为在产生功率的电路中，石墨烯与电路之间的温差，将与热力学第二定律相抵触。他说：“这意味着没有违反热力学第二定律，也没有必要争论'麦克斯韦妖'正在分离热电子和冷电子。”

蒂巴多解释道：“人们可能认为，电阻中流动的电流会导致其发热，而布朗电流不会。实际上，如果没有电流流动，电阻会冷却下来。我们所做的是重新调整电路中电流的流动路径，并将其转化为有用的东西。”

石墨烯电路导体