MIT’de bir grup bilim insanı, karbon nanotüpler olarak bilinen ufacık tellerin içinden türeyen enerjinin kuvvetli dalgalarının neden olduğu daha önceden bilinmeyen bir fenomeni keşfettiler. Araştırmacılara göre bu keşif, elektrik üretiminde yeni bir yolun oluşmasını yönlendirebilir.
Fenomen, termogüç dalgaları olarak belirtiliyor, MIT Kimya Mühendisliği Bölümü’nden Micheal Strano şunları aktardı, “nadir bir şekilde enerji araştırmasında yeni bir alan açıyor”. Bu çalışma ile ilgili bulgular 7 Mart’ta Nature Materials dergisinde yayınlandı. Bu makalenin baş yazarı Wonjoon Choi, makine mühendisliğinde bir doktora öğrencisi.
Okyanusun üstünden geçen dalgalar tarafından yüzey boyunca ileriye itilen yüzen ıvır zıvır yığınları gibi, tıpkı bir mikroskopik tel boyunca hareket eden bir termal dalga -ısının taşınan pulsu- elektronlar boyunca sürülebilir, bu durumda da elektrik akımı oluşur.
Reçetede anahtar bileşen karbon nanotüplerdir – karbon atomların kümes teli benzeri örgüsünden yapılan nanometre mertebesinde delikli tüplerdir. Çapı birkaç nanometre olan bu tüpler, buckyballar ve grafen düzlemler gibi çok yeni karbon ailesinin bir parçasıdır ve bu son 20 yılda dünya çapında yoğun araştırma konusu olmuştur.
Daha Önceden Bilinmeyen Fenomen
Yeni deneylerde, elektriksel ve termal iletken nanotüplerin her biri ayrıştırma ile ısı üretilerek bir reaktif yakıtın bir katmanı ile kaplandı. Bu yakıt sonra, laser demeti veya yüksek voltaj kıvılcımından herhangi biri kullanılarak nanotübün bir ucunda tutuşturuluyor ve sonuçta, yanan bir fünya uzunluğu boyunca hızlanan alev benzeri karbon nanotübün uzunluğu boyunca termal dalga hızlıca hareket eder. Isı yakıttan nanotübün içine girer, ısı burada yakıtın kendisinden binlerce kez daha hızlı hareket eder. Yakıt kaplaması ısıyı geri besler, bir termal dalga nanotüp boyunca eşlik eder ısıya. 3000 Kelvin sıcaklığı ile, bu kimyasal reaksiyonun normal yayılmasından 100.000 kez daha hızlı bir şekilde tüp boyunca ısı çemberi oluşur. Tutuşma ile üretilen ısı, tüp boyunca elektron itelemeleri de, bir besleyici elektrik akımı oluşturur.
Strano çalışmalarının önemine değinerek şunları söyledi, “Tutuşma dalgaları – bir tel boyunca çarpışan ısı pulsu gibi – 100 yılda daha fazla süre için matematiksel olarak çalışıldı ama ilk kez nanotüp veya nanotel eşliğinde benzer dalgalar öngörüldü ve bu ısı dalgası tel boyunca elektrik akımı üretebildi.”
Daha ileri geliştirilmesinden sonra, sistem şimdi onun ağırlığı ile orantılı olarak enerji söndürür, bu ağırlık lityum-iyon bataryanın ağırlığından 100 kez daha büyük.
Güç çıktı miktarı, termoelektrik hesaplamaların öngörülerinden çok daha fazla. Birçok yarıiletken malzemesi,karbonda çok zayıf olan Seebeck etkisi sayesinde ısındığı zaman elektriksel potansiyel üretebilir. Burada olan şey başka ama, elektron sürüklenme olarak tanımladığımız, akımın bir kısmı dalga hızı ile ölçekli görünüyor.
Termal dalga, elektriksel yük taşıyıcıları (elektronlar veya deşikler) tarafından sürükleyici olarak görünüyor. Bu önemli özellik, sistem tarafından yüksek güç üretimi için sorumludur.
Keşfedilen Olası Uygulamaları
Böyle yeni bir keşif olduğu için tam olarak pratik uygulamaların ne olacağını tahmin etmek elbette ki zor olabilir. Ancak mümkün uygulamalardan biri ultra küçük elektronik aygıtların yeni bir çeşidine olanak oluşturabilecek bu keşif. Örneğin, pirinç tanesi boyunda aygıtlar, belki sensörler veya insan vücuduna enjekte edilen tedavi aygıtları gibi…
Teoride, benzer aygıtlar onların güç süresi bitene dek kullanmayı sürdürürler, aksine bataryalar kullanılmayan yükler yavaş yavaş sızıntı ile tükenirler. Bir süredir birbirinden ayrı ufak nanoteller Strano’ya göre onların büyük dizileri daha büyük aygıtlar için önemli miktarda güç kaynağı olabilirler.
Araştırmacılar teorilerinde başka bir bakış açısı ile alternatif akım elde etmeyi planlıyorlar; kaplama için reaktif malzemelerin farklı çeşitlerini kullanarak ön dalga salınımı olabilir, böylece alternatif akım üretilir. Bu çeşitli yeni olanakların yolunu açacaktır, çünkü alternatif akım, cep telefonu aktarmaları gibi radyo dalgaları için temeldir. Ancak mevcut enerji depolama sistemlerin tümü doğru akım üretir.
Araştırmacıların bu alandaki çalışmaları yeni hedeflerle sürüyor.
Hazırlayan: Gökhan Atmaca | KuarkMNB
Kaynak: http://www.physorg.com/news187186888.html
