The conversion of water current to voltage generation through graphene has gained interest in both basic physics and applications such as sensors and electricity generation systems. However, many aspects of the mechanism remain unclear. Recently, quantum-based momentum transfer theories have been reported, but these often do not account for flow conditions. In this study, we investigated the correlation between the flow conditions of a liquid medium and the electrical conduction of graphene through experiments and numerical calculations. Our results suggest that the necessary condition is that the flow must be neither irregular nor purely laminar; instead, graphene responds to the transition process of the fluid. This finding supports the extension of current theories and presents valuable insights for both basic science and industrial applications.
REFERENCES
1.
A.
Ahmadian Yazdi
,
J.
Xu
, and
V.
Berry
, ACS Nano
15
, 6998
(2021
).2.
P.
Kaźmierczak
,
J.
Binder
,
K.
Boryczko
,
T.
Ciuk
,
W.
Strupiński
,
R.
Stępniewski
, and
A.
Wysmołek
, Appl. Phys. Lett.
123
, 263507
(2023
).3.
S.
Faucher
,
N.
Aluru
,
M. Z.
Bazant
,
D.
Blankschtein
,
A. H.
Brozena
,
J.
Cumings
,
J.
Pedro De Souza
,
M.
Elimelech
,
R.
Epsztein
,
J. T.
Fourkas
,
A. G.
Rajan
,
H. J.
Kulik
,
A.
Levy
,
A.
Majumdar
,
C.
Martin
,
M.
McEldrew
,
R. P.
Misra
,
A.
Noy
,
T. A.
Pham
,
M.
Reed
,
E.
Schwegler
,
Z.
Siwy
,
Y.
Wang
, and
M.
Strano
, J. Phys. Chem. C
123
, 21309
(2019
).4.
N.
Kavokine
,
R. R.
Netz
, and
L.
Bocquet
, Annu. Rev. Fluid Mech.
53
, 377
(2021
).5.
I.
Vlassiouk
and
Z. S.
Siwy
, Nano Lett.
7
, 552
(2007
).6.
C. B.
Picallo
,
S.
Gravelle
,
L.
Joly
,
E.
Charlaix
, and
L.
Bocquet
, Phys. Rev. Lett.
111
, 244501
(2013
).7.
R.
Karnik
,
K.
Castelino
, and
A.
Majumdar
, Appl. Phys. Lett.
88
, 123114
(2006
).8.
G.
Liu
,
T.
Chen
,
J.
Xu
, and
K.
Wang
, J. Mater. Chem. A
6
, 18357
(2018
).9.
G.
Xue
,
Y.
Xu
,
T.
Ding
,
J.
Li
,
J.
Yin
,
W.
Fei
,
Y.
Cao
,
J.
Yu
,
L.
Yuan
,
L.
Gong
,
J.
Chen
,
S.
Deng
,
J.
Zhou
, and
W.
Guo
, Nat. Nanotechnol.
12
, 317
(2017
).10.
J.
Yin
,
Z.
Zhang
,
X.
Li
,
J.
Yu
,
J.
Zhou
,
Y.
Chen
, and
W.
Guo
, Nat. Commun.
5
, 3582
(2014
).11.
T.
Okada
,
G.
Kalita
,
M.
Tanemura
,
I.
Yamashita
,
M.
Meyyappan
, and
S.
Samukawa
, Appl. Phys. Lett.
112
, 023902
(2018
).12.
J.
Yin
,
Z.
Zhang
,
X.
Li
,
J.
Zhou
, and
W.
Guo
, Nano Lett.
12
, 1736
(2012
).13.
T.
Okada
,
G.
Kalita
,
M.
Tanemura
,
I.
Yamashita
,
M.
Meyyappan
, and
S.
Samukawa
, Adv. Eng. Mater.
20
, 1800387
(2018
).14.
T.
Okada
,
G.
Kalita
,
M.
Tanemura
,
I.
Yamashita
,
F. S.
Ouchi
,
M.
Meyyappan
, and
S.
Samukawa
, Results Phys.
12
, 1291
(2019
).15.
C.
Solares-Bockmon
,
A. I.
Lim
,
M.
Mohebinia
,
X.
Xing
,
T.
Tong
,
X.
Li
,
S.
Baldelli
,
T. R.
Lee
,
W.
Wang
,
Z.
Liu
, and
J.
Bao
, Nano Energy
99
, 107364
(2022
).16.
T.
Mouterde
,
A.
Keerthi
,
A. R.
Poggioli
,
S. A.
Dar
,
A.
Siria
,
A. K.
Geim
,
L.
Bocquet
, and
B.
Radha
, Nature
567
, 87
(2019
).17.
P.
Král
and
M.
Shapiro
, Phys. Rev. Lett.
86
, 131
(2001
).18.
S. S.
Kwak
,
S.
Lin
,
J. H.
Lee
,
H.
Ryu
,
T. Y.
Kim
,
H.
Zhong
,
H.
Chen
, and
S.-W.
Kim
, ACS Nano
10
, 7297
(2016
).19.
X.
Li
,
C.
Shen
,
Q.
Wang
,
C. M.
Luk
,
B.
Li
,
J.
Yin
,
S. P.
Lau
, and
W.
Guo
, Nano Energy
32
, 125
(2017
).20.
21.
B. N. J.
Persson
,
U.
Tartaglino
,
E.
Tosatti
, and
H.
Ueba
, Phys. Rev. B
69
, 235410
(2004
).22.
P.
Dhiman
,
F.
Yavari
,
X.
Mi
,
H.
Gullapalli
,
Y.
Shi
,
P. M.
Ajayan
, and
N.
Koratkar
, Nano Lett.
11
, 3123
(2011
).23.
Q.
Yuan
and
Y.-P.
Zhao
, J. Am. Chem. Soc.
131
, 6374
(2009
).24.
J.
Yin
,
X.
Li
,
J.
Yu
,
Z.
Zhang
,
J.
Zhou
, and
W.
Guo
, Nat. Nanotechnol.
9
, 378
(2014
).25.
26.
D. R.
Kim
,
C. H.
Lee
, and
X.
Zheng
, Nano Lett.
9
, 1984
(2009
).27.
F. H. J.
van der Heyden
,
D. J.
Bonthuis
,
D.
Stein
,
C.
Meyer
, and
C.
Dekker
, Nano Lett.
6
, 2232
(2006
).28.
F. H. J.
van der Heyden
,
D.
Stein
, and
C.
Dekker
, Phys. Rev. Lett.
95
, 116104
(2005
).29.
Z. L.
Wang
,
T.
Jiang
, and
L.
Xu
, Nano Energy
39
, 9
(2017
).30.
M.-L.
Seol
,
J.-W.
Han
,
D.-I.
Moon
,
K. J.
Yoon
,
C. S.
Hwang
, and
M.
Meyyappan
, Nano Energy
44
, 82
(2018
).31.
Z.-H.
Lin
,
G.
Cheng
,
S.
Lee
,
K. C.
Pradel
, and
Z. L.
Wang
, Adv. Mater.
26
, 4690
(2014
).32.
33.
W.
Kim
,
T.
Okada
,
H.-W.
Park
,
J.
Kim
,
S.
Kim
,
S.-W.
Kim
,
S.
Samukawa
, and
D.
Choi
, J. Mater. Chem. A
7
, 25066
(2019
).34.
Q.
Xie
,
M. A.
Alibakhshi
,
S.
Jiao
,
Z.
Xu
,
M.
Hempel
,
J.
Kong
,
H. G.
Park
, and
C.
Duan
, Nat. Nanotechnol.
13
, 238
(2018
).35.
X.
Qin
,
Q.
Yuan
,
Y.
Zhao
,
S.
Xie
, and
Z.
Liu
, Nano Lett.
11
, 2173
(2011
).36.
J. K.
Holt
,
H. G.
Park
,
Y.
Wang
,
M.
Stadermann
,
A. B.
Artyukhin
,
C. P.
Grigoropoulos
,
A.
Noy
, and
O.
Bakajin
, Science.
312
, 1034
(2006
).37.
D.
Ortiz-Young
,
H.-C.
Chiu
,
S.
Kim
,
K.
Voïtchovsky
, and
E.
Riedo
, Nat. Commun.
4
, 2482
(2013
).38.
S.
Li
,
Q.
Li
,
R. W.
Carpick
,
P.
Gumbsch
,
X. Z.
Liu
,
X.
Ding
,
J.
Sun
, and
J.
Li
, Nature
539
, 541
(2016
).39.
A. T.
Bui
,
F. L.
Thiemann
,
A.
Michaelides
, and
S. J.
Cox
, Nano Lett.
23
, 580
(2023
).40.
X.
Yu
,
A.
Principi
,
K.-J.
Tielrooij
,
M.
Bonn
, and
N.
Kavokine
, Nat. Nanotechnol.
18
, 898
(2023
).41.
N.
Kavokine
,
M.-L.
Bocquet
, and
L.
Bocquet
, Nature
602
, 84
(2022
).42.
B.
Coquinot
,
L.
Bocquet
, and
N.
Kavokine
, Phys. Rev. X
13
, 011019
(2023
).43.
M.
Lizée
,
A.
Marcotte
,
B.
Coquinot
,
N.
Kavokine
,
K.
Sobnath
,
C.
Barraud
,
A.
Bhardwaj
,
B.
Radha
,
A.
Niguès
,
L.
Bocquet
, and
A.
Siria
, Phys. Rev. X
13
, 011020
(2023
).44.
S.
Sharma
,
G.
Kalita
,
R.
Hirano
,
S. M.
Shinde
,
R.
Papon
,
H.
Ohtani
, and
M.
Tanemura
, Carbon N. Y.
72
, 66
(2014
).45.
M. S.
Rosmi
,
S. M.
Shinde
,
N. D. A.
Rahman
,
A.
Thangaraja
,
S.
Sharma
,
K. P.
Sharma
,
Y.
Yaakob
,
R. K.
Vishwakarma
,
S. A.
Bakar
,
G.
Kalita
,
H.
Ohtani
, and
M.
Tanemura
, Mater. Res. Bull.
83
, 573
(2016
).46.
K.
Kuriya
,
K.
Ochiai
,
G.
Kalita
,
M.
Tanemura
,
A.
Komiya
,
G.
Kikugawa
,
T.
Ohara
,
I.
Yamashita
,
F. S.
Ohuchi
,
M.
Meyyappan
,
S.
Samukawa
,
K.
Washio
, and
T.
Okada
, Appl. Phys. Lett.
117
, 123905
(2020
).© 2024 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2024
Author(s)
You do not currently have access to this content.
