Paul Thibado
Paul M. Thibado es profesor de física en la University of Arkansas. Sus trabajos sobre el movimiento propio del grafeno autosostenido son el punto de referencia científico más citado de la neutrinovoltaica.
El enigma de partida
Una capa aislada de grafeno no es plana. Ondula en la tercera dimensión — y esas ondas son la razón por la que un cristal estrictamente bidimensional puede ser siquiera estable a temperatura ambiente. Sin ellas, el movimiento térmico tendría que destruirlo.
El grupo de Thibado investigó ese movimiento con un microscopio de efecto túnel que observa durante largo tiempo regiones aisladas de unos pocos nanómetros.
El hallazgo sorprendente
Se habría esperado un temblor uniforme, como el que produce el movimiento térmico ordinario — muchas desviaciones pequeñas y aleatorias en torno a una posición media.
Se encontró otra cosa. La membrana permanece durante un tiempo prolongado en una forma de curvatura y luego salta de golpe a la opuesta. Entre esos saltos hay muchas pequeñas oscilaciones.
Esa clase de movimientos, con raras excursiones grandes, se denominan en estadística movimiento de Lévy. Se distinguen matemáticamente del movimiento browniano ordinario, y el grupo publicó ese hallazgo en 2016 en Physical Review Letters.
El paso hacia la energía
Cuando una superficie cargada se mueve, el campo eléctrico en su entorno cambia. Si se coloca un contraelectrodo, surge una corriente alterna.
Eso por sí solo no sirve de nada — una corriente alterna procedente de un movimiento aleatorio promedia a cero. Hace falta una rectificación, es decir, el efecto de trinquete.
El grupo de Thibado acopló grafeno autosostenido a un circuito a través de diodos y publicó en 2020 en Physical Review E la medición de una corriente obtenida de ello.
La objeción y su tratamiento
Precisamente aquí comienza la discusión especializada, y tiene un punto de partida venerable.
Richard Feynman trató en sus lecciones un experimento mental de Marian Smoluchowski: una rueda de paletas, empujada por moléculas, unida a un trinquete que solo permite un sentido de giro. Feynman mostró que no funciona — el gatillo es él mismo tan pequeño que resulta empujado por el movimiento térmico y retrocede precisamente con la frecuencia justa para que la ganancia se anule. Mientras todo tenga la misma temperatura, no queda nada.
Trasladada al montaje de Thibado, la objeción reza: también los diodos tienen una temperatura y producen ruido. Una demostración limpia debe mostrar que la corriente medida no procede de ese ruido propio.
El grupo ha presentado al respecto varios trabajos y argumenta que el movimiento del grafeno, por su carácter de Lévy, no corresponde al caso de equilibrio simple que Feynman trató.
La cuestión sigue abierta hasta hoy. Lo que se midió es indiscutible; a qué se debe se sigue investigando.
Por qué el grupo se remite a ello
El Neutrino® Energy Group aduce los trabajos de Thibado como uno de varios elementos constructivos. La conexión salta a la vista: si del movimiento propio de una red de grafeno puede obtenerse corriente dirigida, entonces eso es, en pequeño, exactamente el proceso que la lámina multicapa de grafeno y silicio debe realizar a gran escala.
La ecuación maestra describe esa contribución como un canal entre varios — junto a los impulsos de partículas, los muones cósmicos y las fluctuaciones electromagnéticas.
Valoración
Los trabajos de Thibado han aparecido en revistas especializadas con revisión por pares y se siguen discutiendo allí — ni ignorados ni refutados.
Esa es exactamente la situación en la que se encuentra a menudo la investigación básica, y puede describirse sin exageración en ambas direcciones: un efecto medido, una interpretación controvertida, preguntas abiertas. Quien quiera situar la neutrinovoltaica encuentra aquí el punto de partida más honesto.
Términos relacionados
- Efecto de trinquete — la rectificación
- Grafeno — el material
- La ecuación maestra
- Recolección de energía — el entorno
Fuentes
- P. Thibado et al.: Fluctuation-induced current from freestanding graphene, Physical Review E 102, 042101 (2020).
- M. L. Ackerman et al.: Anomalous Dynamical Behavior of Freestanding Graphene Membranes, Physical Review Letters 117, 126801 (2016)