Dimostrato l'effetto Seebeck a livello microscopico Da calore a elettricità Secondo i ricercatori, il dispositivo potrebbe aprire la strada alla realizzazione di più efficienti dispositivi di conversione Ricercatori dell?Università della California a Berkeley, sono riusciti a generare elettricità dal calore intrappolando molecole organiche tra nanoparticelle di metallo. La scoperta, descritta in uno studio pubblicato su Science Express, pubblicazione online della rivista ?Science?, è considerata dagli autori una pietra miliare sulla strada della ricerca di metodi efficienti per convertire direttamente il calore in elettricità. Attualmente, il metodo più in uso per la generazione di energia implica l?utilizzazione di combustibili fossili per produrre calore e gas che spingono pistoni o turbine, che a loro volta muovono generatori di elettricità. Si stima che circa il 90 per cento dell?elettricità a livello mondiale ? dalle auto agli impianti di potenza ? utilizzino questo processo indiretto di conversione del calore, gran parte del quale viene disperso nell?ambiente. Negli ultimi 50 anni, al possibile recupero di questo calore e alla ricerca di una conversione più diretta sono stati dedicati notevoli sforzi di ricerca. I convertitori termoelettrici, per esempio, utilizzano un metodo semplice e diretto, che si basa sull?effetto Seebeck, nel quale si crea una differenza di potenziale dalla giunzione di due metalli mantenuti a differenti temperature. L?inconveniente è che tali generatori hanno un?efficienza piuttosto bassa, intorno al 7 per cento, contro il 20 per cento dei motori termici. Inoltre, per realizzarli occorrono leghe metalliche rare e costose. Ora presso l?Università della California a Berkeley si è riusciti a ottenere l?effetto Seebeck in una molecola organica, gettando le basi per convertitori termoelettrici più convenienti economicamente. I ricercatori hanno rivestito due elettrodi di oro con molecole di benzeneditiolo, dibezeneditiolo tribenzeneditiolo, e ne hanno poi riscaldato uno per creare una differenza di temperatura. Per ogni grado Celsius di differenza, i ricercatori hanno misurato 8,7 microvolt di tensione per benzeneditiolo, 12,9 microvolt per il dibezeneditiolo e 14,2 microvolt per il tribenzeneditiolo. La massima differenza di temperatura registrata è stata di 30 gradi Celsius. "L?effetto può sembrare limitato, ma è una dimostrazione significativa del principio, che potrebbe essere il primo passo verso la termoelettricità molecolare organica?, ha spiegato Pramod Reddy, coautore dell?articolo. (fc) Un chip che converte calore in energia elettrica Il calore è stato da sempre un dilemma difficile da risolvere per quanto riguarda l´efficienza energetica. Molta parte dell´elettricità utilizzata per accendere una lampadina è persa in calore: solo il 10% circa della luce prodotta è nello spettro del visibile. Partendo da questo concetto, si può facilmente arrivare alle stesse problematiche dei chip elettronici per computer. I produttori di CPU come Intel ed AMD, hanno compiuto importanti passi avanti in questo settore, ma il controllo del calore dissipato continua ad essere un problema di difficile soluzione. L´idea venuta ad Eneco, una startup company americana, è stata quella di sfruttare qualcosa di simile al principio di Peltier (applicando una corrente, due superfici di uno stesso blocco possono assumere andamenti di temperatura inversamente proporzionali): quello che l´azienda stessa definisce "Power Chip" è una soluzione che permette di convertire direttamente il calore in elettricità o, inversamente, è in grado di raggiungere -200°C quando ai suoi capi è applicata una corrente. Il Dr. Lew Brown, presidente e CEO di Eneco afferma che questo chip può essere comparato all´invenzione del transistor, o della TV, o del primo velivolo. La tecnologia utilizzata dal Power Chip si basa sul concetto dell´emissione termoionica causata dalle vibrazioni dovute all´energia termica che supera le forze elettrostatiche che mantengono gli elettroni sulla superficie. Gli elettroni liberi possono migrare, dunque, verso una superficie metallica fredda che crea una carica elettrica che è possibile riutilizzare. Al crescere della temperatura, tale effetto aumenta drasticamente. Il chip è in grado di funzionare fino a temperature di 600°C e può convertire calore in elettricità con una efficienza compresa fra il 20% ed il 30%. Eneco prevede che inizialmente la sua tecnologia possa essere utilizzata nelle stazioni di monitoraggio e nei missili per lo spazio. Allo stesso tempo, però, la società sta sviluppando i contatti con produttori come Apple e Dell per capire quali possono essere le reali applicazioni di un tale chip nei tipici PC. Addirittura sembra che un´altra azienda, nota come Power Chips, abbia sviluppato un´idea simile a qualle di Eneco ma raggiungendo risultati migliori, con una efficienza di conversione compresa fra il 40% ed il 50%. La differenza fra i due approcci sta nel fatto che Power Chips ha inserito un gap vuoto fra i due metalli (10 micron) mentre Eneco vi ha inserito un transistor. Ed è proprio questo spazio vuoto che aumenta l´efficienza in quanto il calore trova più difficilmente la strada per tornare indietro. Nanotech Materiali nuovi per un mondo nuovo. Ma sui giornali se ne parla poco, e male. Detto in maniera semplicistica e barbara: si è arrivati a modificare i materiali a livello molecolare. Ci sono aziende che hanno sviluppato "nanoreticoli" particellari: un velo di molecole sopra un materiale. Risultato? Un pezzo di legno, leggero come il legno, resistente al calore come il legno, insomma un pezzo di legno, ma ricoperto di uno strato invisibile di molecole di acciaio. E quindi resistente come l'acciaio. Per ora è una tecnologia ancora troppo costosa, ma tutti sanno che quando il problema diventa come abbassare i costi di produzione, la questione non è più se ma quando. Quando si svilupperà una tecnologia del genere gli impatti saranno enormi, paragonabili alla macchina a vapore, al computer. Non avremo più vincoli di alcun tipo rispetto alla composizione molecolare: non avrà più senso dire "Ho dei bicchieri di plastica" perchè saranno trasparenti come il vetro ma resistenti quando la plastica, magari più leggeri. Il concetto stesso di plastica e di vetro, chiaramente, sfuma. O svanisce. E' questo l'impatto emotivo che fa questa corsa silenziosa, che fa essere i governi prudenti e le aziende discrete. Struttura molecolare di un polimero "shape memory" Polimeri L'altra corsa, parallela, intrecciata, è quella ai polimeri. Sono dei materiali particolari che, grazie alla loro peculiare struttura, posseggono una "memoria molecolare" rispetto alla loro forma. In altre parole: i polimeri sono materiali che possono assumere una forma se riscaldati, adattandosi per esempio alla forma di una mano. Ma non solo: se riscaldati nuovamente, ritornano ad assumere la forma originaria. Già ora questa tecnologia è usata da un'azienda italiana per produrre forchette per disabili (che diventano automaticamente ergonomiche e tornano normali in lavastoviglie). O per produrre aghi endovenosi che si "adattano" alla vena, di modo che essa non possa "uscire" per un movimento inconsulto del paziente. Ma questi sono solo applicazioni minori, specialistiche. Il traguardo deve ancora arrivare, ma si avvicina sempre di più.