Semiconduttori a pezzi

Rivisitare vecchie tecnologie per aumentarne l’efficienza e risparmiare nel rispetto dell’ambiente. È quello che hanno fatto, per migliorare le prestazioni degli impianti termoelettrici, un gruppo di ricercatori americani del Massachusetts Institute of Technology (Mit) e del Boston College (Bc). Secondo i fisici statunitensi, per aumentare la resa di apparecchi che convertono calore in elettricità basta frammentare in nanoparticelle, per impaccarla nuovamente allo stato di polvere, la lega bismuto-antimonio-tellurio, in uso dal 1950 negli impianti termoelettrici. Il lavoro è stato pubblicato sulla versione online della rivista Science.

Il problema degli apparecchi termoelettrici è costituito dal fatto che, al passaggio dell’energia, quasi contemporaneamente il conduttore utilizzato si raffredda. Se riscaldiamo l’estremità di un cavo, infatti, costringiamo gli elettroni a muoversi verso l’altra parte. Allo stesso tempo, però, anche il calore si distribuirà verso la zona più fredda, limitando le prestazioni del materiale utilizzato. Responsabili di questo spostamento di calore sono i fononi, delle “quasiparticelle” che descrivono “quanti di vibrazione” e che, durante la conduzione, si spostano velocemente. Usando le nanotecnologie, i fisici del Mit e del Bc hanno ridotto in polvere la lega bismuto-antimonio-tellurio. Una volta impaccata nuovamente, le irregolarità dovute alla presenza di granelli ha contribuito a rallentare drasticamente lo spostamento dei fononi, facendo aumentare del 40 per cento le prestazioni degli apparecchi termoelettrici.

“Usando le nanotecnologie abbiamo trovato un modo per migliorare un vecchio materiale semplicemente rompendolo in nanostrutture e ricostruendolo. Questo metodo è a basso costo e può essere utilizzato per produzioni di energia a larga scala”, ha dichiarato Zhifeng Ren, fisico del Bc e leader del progetto. Il nuovo metodo potrebbe servire presto a costruire nuovi apparecchi, dai semiconduttori ai condizionatori d’aria, fino agli impianti per lo sfruttamento dell’energia solare. (s.m.)