В условиях эскалации международной ситуации приоритетное внимание политиков всех государств сконцентрировано не только на решении вопросов государственной безопасности и суверенности, но и в особенности на обеспечении «жизнеспособности» энергетического сектора как основы государственной экономики.

В процессе поиска альтернативных возможностей энергогенерации учёные идут по пути создания принципиально новых технологий, не связанных с использованием ископаемого топлива и с традиционными видами «зелёной» энергетики, как, например, технология Neutrinovoltaic.

В связи с обширной дискуссией последних месяцев на страницах мировой прессы и возникающими вопросами к созданной компанией Neutrino Energy Group технологии электрогенерации Neutrinovoltaic на возникающие вопросы отвечает президент компании Holger Thorsten Schubart.

Holger Thorsten Schubart, президент Neutrino Energy Group

Вы назвали свою технологию – Neutrinovoltaic, это название очень похоже на Photovoltaic. Принцип работы такой же как у солнечных панелей или отличается?

Шубарт. Photovoltaic – это выработка электрического тока от частиц видимого спектра излучения, который всем известен, как солнечный свет, а Neutrinovoltaic – это выработка электрического тока от частиц невидимого спектра излучения, известного, как космические нейтрино и, в первую очередь, солнечные нейтрино.

Сходство технологий заключается в том, что есть рабочая поверхность, которая воспринимает излучение, при этом возникает направленное движение электронов, т.е. электрический ток. Однако есть и принципиальное отличие:

• Принцип работы солнечной панели заключается в эффекте полупроводников, которым является кремний. При попадании света на фотоэлемент (верхней кремниевой пластины блока преобразователя) электроны из атомов кремния высвобождаются, после чего их захватывают атомы нижней пластины. Согласно законам физики, электроны стремятся вернуться в свое первоначальное положение. Соответственно, с нижней пластины электроны двигаются по проводникам (соединительным проводам), отдавая свою энергию на зарядку аккумуляторов и возвращаясь в верхнюю пластину. Photovoltaic – преобразование солнечных лучей в электрический ток благодаря понятию фотоэлектрического эффекта.

• Рабочий материал поверхности базовых элементов технологии Neutrinovoltaic состоит из многослойного материала, в котором комбинируются чередующиеся слои графена и кремния с добавлением легирующих элементов. Экспериментальным путем мы получили результат, что необходимо использовать структуру, состоящую из 10 до 20 слоев «кремний-графен,», оптимально – 12 слоев. Общая толщина такого наноматериала должна иметь предпочтительный размер от 0.05 мм до 1 мм. Наиболее оптимально в наноматериале соотношение графена (75%) и кремния (25%). Слои графена и кремния наносятся на тонкую металлическую фольгу. Графен имеет гексагональную кристаллическую решетку и относится к 2D материалам, но ведёт себя как 3D материал. В связи со свойством кристаллической решётки на поверхности графена возникают «графеновые волны». Объяснение возникновения «графеновых волн» заключается в том, что соседние области чередуются между вогнутой и выпуклой кривизной. Чем сильнее воздействие нейтрино, температуры и других полей излучений, тем сильнее колебания атомов графена, а значит – частота и амплитуда колебаний «графеновых волн». Теоретические исследования дают объяснение, что источником этого процесса является электрон-фононная связь, поскольку она подавляет жесткость длинноволнового изгиба и усиливает вне плоскостные флуктуации. Современные микроскопы с большим разрешением позволяют видеть «волны» графена.

И именно это свойство графена позволило нам создать сверхплотный высокочувствительный многослойный наноматериал из чередующихся слоёв графена и легированного кремния. Любые поля излучений, включая космические нейтрино, влияют на частоту и амплитуду колебаний атомов графена, переводя их в резонанс. Атомные колебания в резонансе позволяют усилить отдачу электронов графена при контакте с легированным кремнием. Чередование слоёв «чистого», практически без примесей графена и кремния с добавлением легирующих элементов приводит к возникновению эффекта, который заключается в том, что физики называют «косым рассеянием», когда облака электронов отклоняют свое движение в одном направлении, т.е. возникает постоянный электрический ток.

Я неоднократно сталкивался с тем, что многие знают о том, что нейтрино обладают сверх проникающей способностью, и поэтому сразу вступают в жаркие дискуссии на тему, что не может существовать никакой технологии, которая бы позволила преобразовывать энергию нейтрино в электрический ток.

Шубарт. Это не новость для меня. К счастью, сейчас я уже значительно реже сталкиваюсь с подобными рассуждениями. Буквально ещё 10 лет назад, когда я только начинал рассказывать о Neutrinovoltaic, меня считали, как бы помягче выразиться, фантазёром. Была даже организована целая серия публикаций в прессе с обвинением в попытке обмануть широкие массы населения, журналистов и инвесторов. Все контраргументы моих оппонентов основывались на утверждении о том, что нейтрино не имеет массы и по этой причине – наша разработка чистый обман для наивных граждан и доверчивых инвесторов. Но наступил 2015 год, и была присуждена Нобелевская премия по физике за доказательство наличия массы у нейтрино. Но, если нейтрино обладает массой, то нейтрино должно вступать во взаимодействие с веществом. В 2017 году появились публикации коллаборации COHERENT в Ок-Риджской национальной лаборатории (США), где был описан эксперимент по обнаружению упругого когерентного рассеяния нейтрино на ядрах атомов аргона, что доказывает взаимодействие нейтрино с ядрами атомов веществ. Нейтрино, имеющее массу, ударяется в ядро атома графена и приводит к колебаниям атомов графена.

Ещё одно очень важное дополнение. Когда мы говорим о Neutrinovoltaic и нейтринных источниках тока, это совсем не означает, что наноматериал преобразовывает только энергию нейтрино. Есть ещё тепловое броуновское движение, а также другие поля излучений, которые также воздействуют на колебания атомов графена. Всё, что способно воздействовать на частоту и амплитуду колебаний атомов графена, включая и тепловое воздействия, преобразовывается нашим наноматериалом в постоянный ток. Именно тепловое воздействие учитывается нами при проектировании источников тока для электромобилей. Все знают, как нагревается корпус автомобиля в летние месяцы на солнце, поэтому мы планируем разместить наши источники тока не только внутри корпуса электромобиля, но и под капотом и багажником, а также изготовить весь корпус автомобиля из специального метаматериала, способного преобразовывать как излучения невидимого спектра, так и тепловое воздействие.

Как я понял, возможность электрогенерации посредством использования созданного компанией Neutrino Energy Group наноматериала определяется свойствами графена, а именно, явлением повышенных колебаний атомов графена?

Шубарт. Исследования свойств графена, проведённые в последние годы, показывают, что графен очень твёрдый материал. В созданном нами материале количество слоев графена между 10–20. Общий поток нейтрино через 1 см² земной поверхности – 60 млрд. нейтрино/сек. Нейтрино, имеющие массу, воздействуют на частоту и амплитуду колебаний графеновых волн, переводя их в резонанс атомных колебаний, но очень важно понять, что передаётся только небольшая часть энергии, и речь не идёт о поглощении или улавливании нейтрино. Именно проникающая способность нейтрино позволила нам размещать энергетические пластины стопкой, как пачка бумаги, поэтому нейтринные источники тока получаются очень компактными и их габаритные размеры обеспечивают возможность их размещения даже внутри электроприборов.

Знаете ли Вы другие научные центры, которые также занимаются вопросами использования графена для электрогенерации?

Шубарт. По мере углубления исследований свойств графена многие научные центры начинают разворачивать работы в этом направлении, например, Массачусетский технологический институт (MIT). Но, по общему признанию, мы являемся мировыми лидерами в использовании графена для выработки электроэнергии и ушли далеко вперед от конкурентов в его практическом применении.

В настоящее время мы являемся свидетелями нового витка научно-технической революции в мире. То, что ещё вчера считалось фантастикой, сегодня уже становится возможной и доказанной реальностью.

Автор: Румянцев Л.К., к.т.н.

Метки: Neutrino Energy Group, Neutrinovoltaic, Holger Thorsten Schubart, нейтрино, альтернативная энергия