行业动向：利用石墨烯热运动产生电流 - 有望开发出取代低功耗电池的芯片学术资讯

来源：今日新材料

石墨烯在力学、电学、光学、热学等方面具有许多优异特性，享有“新材料之王”的美誉。从理论上讲，石墨烯是最薄、最硬、强度最高的材料，硬度超过钻石，强度超过钢铁，还具有很好的柔性。其导热性能高于碳纳米管和金刚石。常温下的电子迁移率超过纳米碳管或硅晶体，电阻比铜或银更低。近日，美国阿肯色大学的一支物理学家团队成功开发出一种能够捕捉石墨烯热运动并将其转化为电流的电路。

从石墨烯中采集能量的想法过去有过争议，因为它违反了物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）的著名断言，即原子称为布朗运动的热运动不会起作用。蒂巴多的团队发现，室温下石墨烯的热运动实际上会在电路中引起交流电，这一成就过去被认为是不可能的。

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。”库马尔认为，石墨烯与电路具有共生关系。尽管热环境在负载电阻上起作用，但石墨烯与电路的温度相同，热量不在两者之间流动。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。”该团队还发现，石墨烯的相对较慢的运动会在低频条件下引发电路中的电流，从技术角度来看这一点很重要，因为电子器件在较低频率下会更有效地发挥作用。

团队下一个目标是判断直流电是否可以存储在电容器中供以后使用，这个目标需要将电路小型化，并在晶圆或者芯片上刻画图案。如果数百万个这样的微型电路能在1毫米乘1毫米的芯片上构造，那么它们有望取代低功耗电池。

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