Uma equipe de fa­sicos da Universidade de Arkansas desenvolveu com sucesso um circuito capaz de capturar o movimento tanãrmico do grafeno e convertaª-lo em corrente elanãtrica.

"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", disse Paul Thibado, professor de física e pesquisador-chefe da descoberta.

As descobertas, publicadas na revista Physical Review E , são a prova de uma teoria que os fa­sicos desenvolveram na U of A três anos atrás, de que o grafeno independente - uma única camada de a¡tomos de carbono - ondula e se deforma de uma forma que promete a captação de energia .

A ideia de colher energia do grafeno écontroversa porque refuta a conhecida afirmação do fa­sico Richard Feynman de que o movimento tanãrmico dos a¡tomos, conhecido como movimento browniano, não funciona. A equipe de Thibado descobriu que, a  temperatura ambiente, o movimento tanãrmico do grafeno de fato induz uma corrente alternada (CA) em um circuito, uma conquista considerada impossí­vel.

Na década de 1950, o fa­sico Lanãon Brillouin publicou um artigo de referaªncia refutando a ideia de que adicionar um aºnico diodo, uma porta elanãtrica unidirecional, a um circuito éa solução para coletar energia do movimento browniano. Sabendo disso, o grupo de Thibado construiu seu circuito com dois diodos para converter CA em corrente conta­nua (CC). Com os diodos em oposição, permitindo que a corrente flua para os dois lados, eles fornecem caminhos separados atravanãs do circuito, produzindo uma corrente CC pulsante que realiza trabalho em um resistor de carga.

Além disso, eles descobriram que seu design aumentava a quantidade de energia fornecida. “Na³s também descobrimos que o comportamento tipo interruptor dos diodos na verdade amplifica a potaªncia fornecida, ao invanãs de reduzi-la, como se pensava anteriormente”, disse Thibado. "A taxa de variação da resistência fornecida pelos diodos adiciona um fator extra a  potaªncia."

A equipe usou um campo relativamente novo da física para provar que os diodos aumentavam a potaªncia do circuito. "Para provar este aumento de poder, nosnos baseamos no campo emergente da termodina¢mica estoca¡stica e estendemos a famosa teoria de Nyquist, quase centena¡ria", disse o co-autor Pradeep Kumar, professor associado de física e coautor.

De acordo com Kumar, o grafeno e o circuito compartilham uma relação simbia³tica. Embora o ambiente tanãrmico esteja realizando trabalho no resistor de carga, o grafeno e o circuito estãona mesma temperatura e o calor não flui entre os dois.

Essa éuma distinção importante, disse Thibado, porque uma diferença de temperatura entre o grafeno e o circuito, em um circuito que produz energia, contradiria a segunda lei da termodina¢mica. "Isso significa que a segunda lei da termodina¢mica não éviolada, nem hánecessidade de argumentar que o 'Dema´nio de Maxwell' estãoseparando elanãtrons quentes e frios", disse Thibado.

A equipe também descobriu que o movimento relativamente lento do grafeno induz corrente no circuito em baixas frequências, o que éimportante do ponto de vista tecnola³gico porque a eletra´nica funciona com mais eficiência em frequências mais baixas.

"As pessoas podem pensar que a corrente fluindo em um resistor faz com que ele aquea§a, mas a corrente browniana não. Na verdade, se nenhuma corrente estivesse fluindo, o resistor esfriaria", explicou Thibado. "O que fizemos foi redirecionar a corrente do circuito e transforma¡-la em algo útil."

O pra³ximo objetivo da equipe édeterminar se a corrente CC pode ser armazenada em um capacitor para uso posterior, uma meta que requer a miniaturização do circuito e padronização em um wafer de sila­cio, ou chip. Se milhões desses minaºsculos circuitos pudessem ser construa­dos em um chip de 1 por 1 mila­metro, eles poderiam servir como uma substituição de bateria de baixa potaªncia .