[001] De acordo com o Princípio de Incerteza de Heisenberg, o vácuo quântico está preenchido por partículas virtuais (fótons virtuais). Portanto, no vácuo, há energia. Por isso, o produto dessa invenção (chip) tem por objetivo apresentar uma tecnologia capaz de absorver a energia do vácuo (dos fótons virtuais) tendo como base a Eletrodinâmica Quântica (Quantum Electrodynamics, QED).

[002] A presente patente de invenção, CHIP GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DO VÁCUO QUÂNTICO, pertence ao campo dos artigos de geração de energia elétrica e dispositivos eletrônicos (chip). A fonte de energia elétrica que o chip irá oferecer provém das flutuações quânticas do vácuo (comprovadas pelo efeito Casimir) e pela polarização dos domínios ferroelétricos em materiais avançados, criando, assim, um caminho óptico para os fótons virtuais.

Estado da técnica

[003] Aplicações tecnológicas usando o efeito Casimir (flutuações do vácuo quântico) foram patenteadas recentemente, a citar: US20170200815A1 , US8627721 B2 e US8317137B2.

[004] Dispositivos eletrônicos como capacitores, sensores, atuadores e memória usam a polarização ferroelétrica para otimizar suas propriedades elétricas, a citar: US6151241 A, US6922351 B2 e US5739563A.

[005] Outras tecnologias envolvendo a produção de um chip de geração de energia elétrica foram depositadas no INPI pelo proponente deste pedido. Contudo, em tais pedidos, foram abordados os conceitos com base na Física Clássica, isto é, variação do campo elétrico (Eletrodinâmica Clássica), além de conter partes móveis. A citar: BR 10 2022 000365 3, BR 20 2022 001084 1 , BR 10 2021 0251 1 1 5.

Pontos deficientes do estado da técnica

[006] As patentes que usam o efeito Casimir ou propriedades ferroelétricas não têm objetivos de gerar energia elétrica, diferente do que apresentamos aqui. Já as outras patentes, que também caracterizam um chip de energia, divergem do atual pedido, pois usam a variação do campo elétrico e corrente de deslocamento de Maxwell para gerar uma corrente elétrica e, posteriormente, energia elétrica. Além disso, elas usam partes móveis, o que ocasiona aquecimento e perda dielétrica. Por isso, a absorção da energia dos fótons virtuais, como será descrito a seguir, é inédita e inerente à Eletrodinâmica Quântica.

Solução da proposta da patente

[007] Com o objetivo de produzir energia elétrica limpa e sustentável, a presente patente de invenção aplica tecnologicamente os conceitos fundamentais da Eletrodinâmica Quântica. Por exemplo, a interação entre dois elétrons (repulsão elétrica = espalhamento de elétrons = espalhamento Moller) ocorre devido à troca de fótons virtuais entre os elétrons. Por isso os fótons virtuais também são designados de partículas mediadoras da força eletromagnética. O ponto onde ocorre a interação entre o elétron e o fóton virtual é denominado de seção de choque. Na seção de choque, o fóton virtual transfere sua energia e momento para o elétron. Por esse motivo o elétron muda a direção de deslocamento e aumenta a energia cinética. Essas ideias fundamentais nortearão toda a invenção aqui apresentada.

[008] A origem dos fótons virtuais é devido à perturbação intrínseca do elétron com o campo eletromagnético quântico, isto é, vácuo quântico. Devido essa perturbação ser constante e intrínseca, em torno de qualquer elétron sempre haverá uma atmosfera de fótons virtuais. A intensidade da energia desses fótons virtuais é equivalente à energia da massa de repouso do elétron, tal como expressado na equação 1 . Os termos dessa equação são: m0 (massa de repouso), c (velocidade da luz), q (carga elétrica) e A é uma constante (A = 5,68562964E-12 Kg/C) que envolve propriedades quânticas intrínsecas do elétron (Y (constante giroeletromagnética do elétron), u _e (momento de spin) e g _s (fator g do elétron), por isso (A = g _s /Yu _e ).

E = mOc ² = Aqc ² (equação 1 )

[009] Já os materiais avançados, tais como os ferroelétricos, possuem domínios ferroelétricos (conjuntos de dipolos elétricos) e são polarizáveis. A polarização muda de orientação/direção quando é aplicado um campo elétrico externo ou uma diferença de potencial, isto é, fonte de tensão. [010] Esse pedido de invenção é uma união entre ciência fundamental (Eletrodinâmica Quântica) com tecnologia (elaboração de um chip a partir de um núcleo ferroelétrico). Mostraremos em detalhes que o núcleo ferroelétrico receberá terminais (faces condutoras) que denominaremos de: fonte, controle e dreno. Portanto, o conjunto de terminais com o núcleo ferroelétrico é análogo a um transistor. Sendo assim, o encapsulamento desse transistor ou de uma associação de transistores caracteriza-se por um chip de geração de energia, conforme descrito no título desta invenção.

[01 1] Em vista disso e de forma não limitativa, o conjunto de desenhos representa o seguinte.

Breve descrição das figuras

[012] FIG. 1 - Núcleo ferroelétrico (1 ), polarização (2), terminal da fonte (3), distribuição de elétrons isolados (4), terminal de controle (5), terminal do dreno (6), elemento dissipativo (7), terminal terra (8), chave (9), fonte de tensão (10), fótons virtuais (13) e dipolos elétricos (14).

[013] FIG. 2 - Mostra os mesmos elementos da FIG. 1 , porém a diferença é que a chave (9) está fechada e, por isso, a fonte de tensão (10) está ligada ao terminal de controle (5); e, consequentemente, muda a direção da polarização (2), isto é, do terminal da fonte (3) para terminal de controle (5), onde os outros elementos são: núcleo ferroelétrico (1 ), distribuição de elétrons isolados (4), terminal do dreno (6), elemento dissipativo (7), terminal terra (8), fótons virtuais (13) e dipolos elétricos (14).

[014] FIG. 3 - Mostra um diagrama de Feynman que representa a interação entre dois elétrons, o primeiro elétron (1 1 ) contido na distribuição de elétrons isolados (4) no terminal da fonte (3) e o segundo elétron (12) posicionado no terminal do dreno (6). A interação entre os elétrons ocorre por meio do fóton virtual (13) emitido pelo primeiro elétron (1 1 ), onde os outros elementos são os mesmos das figuras anteriores, isto é, núcleo ferroelétrico (1 ), terminal de controle (5), elemento dissipativo (7), terminal terra (8), chave (9) e fonte de tensão (10).

Descrição detalhada da invenção

[015] Em conformidade com as figuras apresentadas anteriormente, observamos que a distribuição de elétrons isolados (4) gera um campo elétrico externo que polariza (2) o núcleo ferroelétrico (1 ). Essa polarização (2) é orientada do terminal da fonte (3) para o terminal do dreno (6), conforme FIG. 1. Contudo, quando a chave (9) é fechada, o terminal de controle (5) é conectado à fonte de tensão (10). Esse fato faz com que a polarização (2) mude de direção, indo do terminal da fonte (3) para o terminal de controle (5), conforme apresentado na FIG. 2. Quando a chave (9) é desligada, cessa a tensão elétrica (10) sobre o terminal de controle (5). Por isso, a orientação da polarização (2) volta a ser entre o terminal da fonte (3) e o terminal do dreno (6), conforme FIG. 1 .

[016] Em geral, os fótons virtuais emitidos pelos elétrons contidos na distribuição de elétrons isolados (4) do terminal da fonte (3) apresentam pequeno tempo de vida e curto alcance (implicações do Princípio de Incerteza de Heisenberg da Física Quântica). Por isso, analisando um único fóton, como por exemplo o fóton virtual (13), conclui-se que ele não interage diretamente com o elétron (12) do terminal do dreno (6), mas, sim, com o 1 ² elétron que ele encontra no material ferroelétrico (1 ) - vide FIG. 1 e FIG. 2. Contudo, devemos lembrar que os materiais ferroelétricos são excelentes isolantes elétricos, ou seja, o fóton virtual (13) não é capaz de mover (espalhar) o elétron com o qual ele interagiu. Por isso, por questão de conservação de energia e momento, o elétron do núcleo ferroelétrico (1 ) que absorveu o fóton virtual (13) reemite o mesmo fóton virtual (13) para o elétron vizinho, formando uma reação em cadeia, isto é, absorção e emissão do fóton virtual (13). Esse processo ocorre sucessivamente até o fóton virtual (13) chegar a um dos terminais condutores (dreno (6) ou controle (5)). Por questão didática, simplicidade e de conservação de energia e momento entre o fóton virtual (13) e elétrons do material ferroelétrico (1 ), substituímos todas as interações internas do material ferroelétrico (1 ) por um único fóton virtual (13), tal como ilustrado na FIG. 3. Dessa explanação, concluímos que a orientação da polarização (2) é um caminho óptico para a propagação dos fótons virtuais (13).

[017] Apresentaremos o primeiro resultado fundamental dessa invenção. Analisando a FIG. 3 observamos que o fóton virtual (13) chega ao terminal do dreno (6) e interage com o elétron (12) livre da face condutora que constitui o dreno (6). Essa interação promove o espalhamento Moller. Durante a interação, o fóton virtual (13) transfere para o elétron (12) sua energia cinética e momento. Por isso, o elétron (12) se espalha procurando o menor potencial, que, nesse caso, é o terminal terra (8), criando, assim, uma corrente elétrica de espalhamento quântico. Contudo, antes do elétron (12) chegar ao terminal terra (8), ele passa por um elemento dissipativo (7), tal como resistor ôhmico. Esse fato faz com que o elétron (12) dissipe energia que foi absorvida do fóton virtual (13) em energia térmica (consequência da corrente elétrica de espalhamento quântico em um resistor ôhmico). Vale salientar que o elemento dissipativo (7), tais como: eletrodomésticos, motores, bateria de autor elétricos (carros, motos, drones...), bateria de um celular etc. Em outras palavras, essa inovação revela a tecnologia para absorver energia do vácuo (fótons virtuais) e transformá-la em energia elétrica por meio da corrente elétrica de espalhamento quântico.

[018] Apresentaremos o segundo resultado mais importante dessa invenção, que está relacionado com o chaveamento (mudança cíclica) da polarização (2) devido a intermitência da chave (9) (chaveamento da chave = liga e desliga periodicamente). A polarização (2) intermitente permitirá a absorção discreta e constante da energia do vácuo, caracterizando o chip como uma fonte contínua de energia. Conforme já foi apresentado no parágrafo 16, a polarização (2) é o caminho óptico para a propagação dos fótons virtuais (13). Por isso, ao acionar a chave (9) a direção da polarização (2) muda no interior do núcleo ferroelétrico (1 ). Esse fato revela que não chegarão novos fótons virtuais (13) ao terminal do dreno (6). Isso é importante, pois o buraco (falta de elétron) ocasionado devido ao espalhamento do elétron (descrito anteriormente) será preenchido por um elétron que subirá do terminal terra (8) para o terminal dreno (6), a fim de neutralizá-lo eletricamente. Dessa maneira, quando a polarização (2) retornar à configuração inicial (orientação: terminal fonte (3) para terminal do dreno (6)), o processo de espalhamento Moller se repete no terminal do dreno (6) e, novamente, a energia do vácuo é transformada em energia elétrica! A intensidade da energia elétrica é proporcional à frequência de chaveamento da polarização (2) e da intensidade da distribuição de elétrons isolados (4) no terminal da fonte (3).

[019] Ao longo deste relatório, citamos o núcleo ferroelétrico (1 ) como sendo o elemento responsável por mudar a direção da polarização (2) e, consequentemente, a direção da seção de choque (ora no terminal do dreno (6) ora no terminal controle (5)). [020] Porém vale destacar que qualquer método ou dispositivo de engenharia capaz de promover essas mudanças será capaz de gerar o espalhamento Moller e dar origem a uma corrente elétrica de espalhamento quântico. Por isso, generalizamos o CHIP GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DO VÁCUO QUÂNTICO a qualquer método ou dispositivo de engenharia capaz de variar periodicamente a polarização (2) e consequentemente a direção da seção de choque (ora no terminal do dreno (6) ora no terminal de controle (5)) gerando o espalhamento Moller a fim de obter uma corrente elétrica de espalhamento quântico. Além do avanço tecnológico que apresentamos, essa invenção promove o discernimento e o avanço na fronteira da Física Clássica, isto é, no entendimento de que a corrente de deslocamento de Maxwell (Física Clássica) é a corrente elétrica de espalhamento quântico (Física Moderna).