Het wondermateriaal grafeen kan gebruikt worden om energie op te wekken. Bij kamertemperatuur hangt een velletje van het lichte, maar sterke materiaal niet stil, maar rimpelt het heen en weer. Die thermische beweging is nauwelijks zichtbaar. Onderzoekers willen die minuscule rimpelingen omzetten in energie.
bron: Flickr, U.S. Army Materiel Command.
De onderzoekers van de University of Arkansas in de Verenigde Staten waren oorspronkelijk niet op zoek naar een eindeloze energiebron. Ze wilden kijken hoe de beweging en de structuur van een velletje grafeen eruitziet bij kamertemperatuur. Hiervoor keken ze met scanning tunneling-microscopie naar de atomaire structuur van het materiaal. Ze ontdekten dat het materiaal soms ineens omklapt van hol naar bol.
Die beweging ontstaat doordat grafeen niet perfect vlak is. ‘Het materiaal vormt een structuur die lijkt op de vorm van een eierdoos’, zegt hoogleraar Paul Thibado van de University of Arkansas. Het tweedimensionale grafeen vormt dus een driedimensionale structuur. De pieken en dalen van de eierdoosvorm zijn niet helemaal stabiel. Kleine random trillingen van de atomen in het grafeen zorgen ervoor dat de omhoog gebolde delen soms ineens omklappen. De plotse omslag van bol naar hol is te vergelijken met het omklappen van een plat stukje metaal dat je tussen je duim en je wijsvinger samendrukt.
Eindeloze energie
Die omklapbeweging willen de onderzoekers omzetten in energie. Dat kan door het plaatje grafeen eerst een lading te geven. Vervolgens worden aan weerszijden van het grafeen geleidende platen geplaatst. Doordat het plaatje met lading heen en weer klapt, gaat er een stroompje gaat lopen tussen de geleidende platen. Volgens de berekeningen van de onderzoekers kan een plaatje grafeen, van 0,01 bij 0,01 millimeter zo een miljoenste van een watt aan vermogen opleveren. Dat lijkt weinig, maar er passen 20.000 van dit soort plaatjes op een speldenknop. Om een redelijke hoeveelheid stroom op te wekken zijn dus geen grote constructies nodig.
Met een kleine hoeveelheid grafeen kan je bijvoorbeeld een horloge te laten lopen. Ook zou de techniek gebruikt kunnen worden voor elektrische implantaten, zoals pacemakers, zegt Thibado. Doordat het bewegende grafeen een eindeloze bron van energie is, hoeft er geen batterij meer vervangen te worden. Die eindeloze energie is trouwens niet mysterieus. Thibado: ‘Het is vergelijkbaar met zonne-energie. Als de zon de aarde niet zou verwarmen, zouden we deze energie niet kunnen opwekken.’
Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.
Lees verder: