Um novo estudo publicado no Physical Review E, intitulado 'Carregando capacitores a partir de flutuações térmicas usando diodos', provou que Richard Feynman perdeu algo importante. Três dos cinco autores do artigo são do Departamento de Física da Universidade de Arkansas. Segundo o primeiro autor, Paul Thibado, o estudo deles prova rigorosamente que as flutuações térmicas do grafeno, quando conectadas a um circuito com diodos de resistência não linear e capacitores de armazenamento, produzem trabalho útil ao carregar os capacitores de armazenamento. Os autores descobriram que, quando os capacitores de armazenamento têm uma carga inicial de zero, o circuito retira energia do ambiente térmico para carregá-los. A equipe também mostrou que o sistema satisfaz as leis da termodinâmica durante todo o processo de carregamento e que capacitores de armazenamento maiores fornecem mais carga armazenada, enquanto uma capacitância de grafeno menor proporciona tanto uma taxa inicial de carga mais alta quanto um tempo mais longo para descarga. Essas características são importantes porque permitem que os capacitores de armazenamento sejam desconectados do circuito de colheita de energia antes que a carga líquida seja perdida. Este último estudo avança ainda mais estabelecendo matematicamente o design de um circuito capaz de coletar energia do calor da Terra e armazená-la em capacitores para uso posterior. Além de Thibado, os coautores incluem Pradeep Kumar, John Neu, Surendra Singh e Luis Bonilla. Kumar e Singh também são professores de física da Universidade de Arkansas, Neu da Universidade da Califórnia em Berkeley e Bonilla da Universidad Carlos III de Madrid. A pesquisa representa a solução para um problema que Thibado vem estudando há mais de uma década, quando ele e Kumar rastrearam o movimento dinâmico das ondulações no grafeno isolado em nível atômico. Descoberto em 2004, o grafeno é uma folha de grafite com um átomo de espessura. A dupla observou que o grafeno isolado tem uma estrutura ondulada, com cada ondulação subindo e descendo em resposta à temperatura ambiente. Seus esforços atuais no desenvolvimento dessa tecnologia estão focados na construção de um dispositivo chamado Colhedor de Energia de Grafeno (ou GEH, na sigla em inglês). O GEH usa uma folha de grafeno negativamente carregada suspensa entre dois eletrodos de metal. Quando o grafeno sobe, ele induz uma carga positiva no eletrodo superior. Quando ele desce, ele carrega positivamente o eletrodo inferior, criando uma corrente alternada. Com diodos conectados em oposição, permitindo que a corrente flua nos dois sentidos, caminhos separados são fornecidos através do circuito, produzindo uma corrente contínua pulsante que realiza trabalho em um resistor de carga. A NTS Innovations, uma empresa especializada em nanotecnologia, possui a licença exclusiva para desenvolver o GEH em produtos comerciais. Como os circuitos GEH são tão pequenos, com apenas nanômetros de tamanho, eles são ideais para duplicação em massa em chips de silício. Quando vários circuitos GEH são embutidos em um chip em matrizes, mais energia pode ser produzida. Eles também podem operar em muitos ambientes, tornando-os particularmente atraentes para sensores sem fio em locais onde a troca de baterias é inconveniente ou cara, como um sistema de tubulação subterrâneo ou dutos internos de cabos de aeronaves. Donald Meyer, fundador e CEO da NTS Innovations, disse: 'A pesquisa de Paul reforça nossa convicção de que estamos no caminho certo com a Colheita de Energia de Grafeno. Agradecemos nossa parceria com a Universidade de Arkansas para trazer essa tecnologia para o mercado.' Ryan McCoy, vice-presidente de vendas e marketing da NTS Innovations, acrescentou: 'Existe uma ampla demanda em toda a indústria eletrônica para reduzir os fatores de forma e diminuir a dependência de baterias e energia com fio. Acreditamos que a Colheita de Energia de Grafeno terá um impacto profundo em ambos.' Do longo caminho para fazer sua mais recente descoberta teórica, Thibado disse: 'Sempre havia essa pergunta: 'Se nosso dispositivo de grafeno estiver em um ambiente realmente silencioso e escuro, ele colherá alguma energia ou não?' A resposta convencional para isso é não, pois aparentemente desafia as leis da física. Mas a física nunca foi examinada com cuidado.' 'Acho que as pessoas tinham um pouco de medo do assunto por causa de Feynman. Então, todo mundo disse: 'Não vou mexer nisso.' Mas a pergunta continuou exigindo nossa atenção. Honestamente, sua solução só foi encontrada através da perseverança e abordagens diversas de nossa equipe única.'

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