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NANOSCIENZE / È la volta della caloritronica, che ci regala il diodo termico

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Il diodo termico sviluppato al Cnr-Nano  Il diodo termico sviluppato al Cnr-Nano

Scambiare l’informazione attraverso trasferimenti di calore invece che attraverso segnali elettrici: è la prospettiva che si sta aprendo grazie a un nuovo settore della fisica che ha un nome piuttosto strano ma facilmente evocativo di qualcosa che è ricollegabile all’elettronica: 'caloritronica coerente'. La denominazione è stata ideata da Francesco Giazotto, fisico dell’Istituto di Nanoscienze del Cnr di Pisa e iniziatore di questa promettente linea di ricerca.

Una linea relativamente nuova, avviata da Giazotto e pochi altri scienziati nel mondo negli ultimi cinque anni: riguarda la possibilità di manipolare le correnti termiche nello stesso modo in cui vengono manipolate le correnti elettriche. «Il nostro obiettivo – ha detto Giazotto a ilsussidiario.net - è di realizzare tutti i mattoni fondamentali della caloritronica coerente, in analogia a quanto si è fatto con l’elettronica coerente: in quel caso il trasporto di carica avviene su scala mesoscopica in base alla meccanica quantistica; la stessa cosa noi cerchiamo di ottenerla con il trasporto di calore». Giazotto chiarisce anche il senso dell’aggettivo 'coerente': «Trattandosi di circuiti superconduttori, sono essenziali gli effetti quantistici, quindi coerenti. In molti casi è importante la manipolazione della fase; inoltre la funzione d’onda dei portatori di carica e di calore rimane coerente su lunghe distanze spaziali (dove 'lunghe' equivale a decine di micron). In ogni caso, nella caloritronica studiamo fenomeni che sono descrivibili solo dalla meccanica quantistica».

Per lo sviluppo della caloritronica coerente è necessario realizzare tutti i blocchi fondamentali, come è avvenuto per l’elettronica: quindi un interferometro, un diodo, un transistor; ed è quello che sta facendo il gruppo di Giazotto al laboratorio NEST presso il Cnr-Nano, dove sono già arrivati i primi risultati: «Il nostro primo esperimento, tre anni fa, è consistito nella dimostrazione dell’interferenza con flussi di calore, a cui è seguita la realizzazione di un interferometro superconduttivo. Il secondo passo è stata la dimostrazione della possibilità, sempre col calore, di avere diffrazione, cioè il passaggio attraverso una singola fenditura (mentre per l’interferenza sono due, ndr), che poi ci ha permesso pochi mesi fa di arrivare alla realizzazione del diodo termico» È quest’ultimo risultato che ha avuto grande rilievo con la pubblicazione di un articolo su Nature Nanotechnology a firma, oltre che di Giazotto, di Maria José Martínez-Pérez e Antonio Fornieri.



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