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FISICA/ Dal MIT arriva il materiale "elettro-invisibile"

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Un gruppo di elettroni  Un gruppo di elettroni
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«Questo è un primo passo - dice Bolin Liao, il giovane primo firmatario dell’articolo pubblicato il mese scorso su Physical Review Letters (100, 126806, 2012) - ora vogliamo proseguire le ricerche per sfruttare questa strategia in dispositivi reali». Il primo naturale ambito applicativo è quello dell’elettronica. Il fatto che, a seconda della dimensione e del materiale del guscio e del nucleo, l’invisibilità di questi materiali sia efficace solo per elettroni con una certa energia (o con alcune energie definite), sebbene possa essere visto come un limite, per alcune applicazioni è piuttosto un vantaggio. 

Per esempio, se si vuole costruire un filtro o un sensore, questi materiali hanno una capacità di lasciare passare efficacemente solo elettroni con una certa energia molto superiore rispetto agli attuali filtri. Inoltre, la possibilità di accendere e spegnere questi “mantelli dell’invisibilità” pone le basi di un nuovo approccio per il controllo del flusso di elettroni in un dispositivo, fattore che porterebbe radicali cambiamenti nella tecnologia elettronica.

Un secondo ambito applicativo è costituito dai materiali termoelettrici, cioè che producono un potenziale elettrico quando sottoposti a un gradiente termico. Questi materiali sono studiati anche perché sono alla base di dispositivi che trasformano il calore in energia elettrica, ma fino ad ora il costo elevato e la bassa efficienza non hanno loro permesso di svolgere un ruolo competitivo nel mercato della conversione energetica, salvo applicazioni molto particolari (per esempio, nel rover Curiosity - che attualmente esplora la superficie di Marte - il calore generato dal decadimento di un isotopo radioattivo viene trasformato in elettricità proprio grazie a materiali termoelettrici). 

Tali materiali devono combinare due caratteristiche che di solito in natura non si presentano contemporaneamente: un’alta conducibilità elettrica e una bassa conducibilità termica, e i conti indicano che materiali “elettro-invisibili” dovrebbero possedere proprio questa rara combinazione di caratteristiche. «Siamo davvero solo all’inizio - dice Chen - non siamo ancora sicuri di dove si possa arrivare, ma c’è potenziale [per applicazioni significative]».



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