In tempi di caro bolletta il risparmio energetico diventa ancora di più una priorità. In aiuto arriva la nanotecnologia innovativa sviluppata dal Laboratorio NEST della Scuola Normale Superiore di Pisa. Il laboratorio, diretto dal professore Fabio Beltram, ha messo a punto un dispositivo in grado di trasformare in elettricità il calore disperso da un qualunque sistema o da un corpo e di farlo, per la prima volta, con un rendimento controllabile in modo dinamico. Il risultato ha valso a questa ricerca la copertina della rivista internazionale Advanced Functional Materials (Adv. Funct. Mater. 2021,31, 2104175), titolo dell’articolo “Electrostatic Control of the Thermoelectric Figure of Merit of Ion-Gated Nanotransistors”. La scoperta inoltre apre la possibilità di creare una nuova generazione di sistemi termoelettrici “intelligenti” per energia pulita.
Generare elettricità da differenze di temperatura: la termoelettricità ha rappresentato fin dalla sua scoperta un orizzonte di ricerca dalle enormi potenzialità applicative, ma la bassa efficienza di conversione del calore in elettricità e la difficoltà di controllare tale efficienza hanno “limitato” l’impiego di dispositivi termoelettrici ad applicazioni di nicchia, per esempio l’alimentazione di rover spaziali. Il nuovo nanodispositivo può essere facilmente integrato all’interno di un chip ed impiega, in aggiunta ai tradizionali materiali di semiconduttore, anche che contengono ioni liberi di muoversi sotto l’effetto di un campo elettrico.
La novità introdotta dai ricercatori del NEST di Pisa (National Enterprise for nanoScience and nanoTechnology), che abilita il controllo della quantità di elettricità ottenuta a partire da una dispersione termica, permettendo al dispositivo di lavorare alla massima efficienza. Si apre così la possibilità di realizzare una nuova generazione di sistemi termoelettrici “intelligenti”, che sfruttano il calore disperso in un ambiente per produrre elettricità pulita e fanno ciò adattandosi alla effettiva necessità di energia elettrica della rete in cui sono inseriti.
Secondo Francesco Rossella, che al NEST ha coordinato il team di ricerca interdisciplinare composto da un perfezionando e un assegnista di ricerca della Scuola Normale (Domenic Prete e Valeria Demontis), da personale dell’Istituto Nanoscienze-CNR (Maria Jesus Rodriguez-Douton, Valentina Zannier, Lucia Sorba) e dell’Università di Pisa (Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Dipartimento di Farmacia), in futuro questa tecnologia potrebbe essere utilizzata su più larga scala, ad esempio per alimentare auto elettriche per una mobilità fuel-free.
“La piattaforma nanotecnologica che abbiamo sviluppato si candida ad essere un possibile game-changer per l’energia sostenibile del futuro – dichiara Rossella – Siamo riusciti a ingegnerizzare una architettura termoelettrica che combina sistemi di ioni mobili e transistors alla nanoscala. È una tecnologia che è in grado di promuovere un’economia eco-sostenibile perché non utilizza combustibili fossili, ed è potenzialmente aperta ad applicazioni fortemente interdisciplinari, che vanno oltre ai tradizionali ambiti di impiego della termoelettricità. Le prime applicazioni realizzabili nell’immediato potrebbero riguardare il campo dell’elettronica flessibile per il settore elettromedicale, ma ovunque vi siano dispersioni termiche sarà possibile produrre elettricità in maniera controllata”.
