從所有措施來看，不應該存在。 事實上，它確實歸結為物理學中的一個巧妙的漏洞，不可能的 2D 原子片表現得像固體 3D 材料。
新的研究深入研究了石墨烯的漣漪，發現了一個原子尺度的物理現象，可以用來生產幾乎無限的清潔能源。
由阿肯色大學研究人員領導的物理學家團隊並沒有打算發現一種為電子設備供電的全新方法。
他們的目標卑微得多？ 簡單地觀察石墨烯如何震動。
我們都熟悉一種堅韌的黑色碳基材料，稱為石墨，通常與陶瓷材料結合製成鉛筆中所謂的“鉛”。
我們所看到的鉛筆留下的污跡實際上是按“雞絲”圖案排列的碳原子堆疊片。 由於這些片材沒有粘合在一起，因此它們很容易相互滑動。
多年來，科學家想知道是否有可能分離單片石墨，留下二維碳平面「雞絲」獨立存在。
2004年，一對物理學家曼徹斯特大學的研究人員實現了不可能的任務，從一塊只有原子厚度的石墨中分離出薄片。
為了存在，2D 材質必須以某種方式作弊，充當 3D 材質，以提供一定程度的穩健性。
事實證明，「漏洞」是原子來回隨機抖動，使二維石墨烯片具有方便的三維空間。
換句話說，石墨烯之所以成為可能，是因為它根本不是完全平坦的，而是在原子層面上振動，使其鍵不會自發解開。
為了準確測量這種抖動的水平，物理學家保羅·蒂巴多最近帶領一個研究生團隊進行了一項簡單的研究。
他們將石墨烯片鋪在支撐銅網上，並使用掃描穿隧顯微鏡。
雖然他們可以記錄石墨烯中原子的擺動，但這些數字並不真正符合任何預期的模型。 他們無法重現從一次試驗到下一次試驗所收集的數據。
“學生們覺得我們不會學到任何有用的東西，”蒂巴多說，“但我想知道我們是否問得太簡單了。”
蒂巴多將實驗推向了不同的方向，透過改變他們看待數據的方式來尋找模式。
“我們將每個圖像分成子圖像，”蒂巴多說。
“觀察大範圍的平均值隱藏了不同的模式。隨著時間的推移，單個圖像的每個區域都會產生更有意義的模式。”
研究團隊很快就發現石墨烯片的彎曲方式與一塊彎曲的薄金屬從側面扭曲時來回折斷的方式沒有什麼不同。
小的、隨機的波動組合起來形成突然的、戲劇性的變化被稱為萊維航班。 雖然它們在複雜的生物和氣候系統中被觀察到，但這是第一次在原子尺度上觀察到它們。
透過測量這些石墨烯波的速率和規模，蒂巴多認為可以將其用作環境溫度電源。
只要石墨烯的溫度允許原子不舒服地移動，它就會繼續產生波紋和彎曲。
將電極放置在屈曲石墨烯部分的兩側，就會產生微小的移動電壓。
下面的影片剪輯詳細解釋了該過程：
根據蒂巴多的計算，一塊 10 微米乘 10 微米的石墨烯可以產生 10 微瓦的功率。
這聽起來可能並不令人印象深刻，但考慮到你可以在大頭針的頭上安裝 20,000 多個這樣的方塊，室溫下的少量石墨烯就可以無限期地為手錶等小型設備提供動力。
更好的是，它可以為不需要笨重電池的生物植入物提供動力。
儘管令人興奮，但這些應用仍需要研究。 幸運的是，蒂巴多已經與美國海軍研究實驗室的科學家合作，看看這個概念是否可行。
對於一個不可能的分子，石墨烯已經成為某種奇妙的材料這徹底顛覆了物理學。
它已經被吹捧為未來指揮家的基石。 也許我們也會看到它為電子設備新領域的未來提供動力。
這項研究發表於物理評論快報。
