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Produzione di energia elettrica negli estuari

Produzione di energia elettrica negli estuari

I ricercatori dell'EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) stanno lavorando a un metodo per catturare una fonte di energia costantemente disponibile negli estuari dei fiumi: il potere osmotico, noto anche come energia blu.

La maggior parte delle tecnologie per produrre energia rinnovabile dipendono dalle condizioni meteorologiche. I parchi eolici possono funzionare solo quando c'è il vento mentre le centrali solari producono energia dalla luce del sole.

L'osmosi è un processo naturale attraverso il quale le molecole migrano, da una soluzione concentrata a una più diluita, attraverso una membrana semi-permeabile al fine di bilanciare le concentrazioni. Negli estuari dei fiumi, gli ioni di sale caricati elettricamente si spostano dall'acqua salata del mare all'acqua del fiume fresca. L'idea è di sfruttare questo fenomeno per generare energia.

Ricercatori del Laboratorio di biologia nanometrica (LBEN) EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne), diretti dalla professoressa Aleksandra Radenovic (1) presso la School of Engineering, hanno dimostrato che la produzione di energia, mediante l'osmosi, potrebbe essere ottimizzata utilizzando la luce. Riproducendo le condizioni che si verificano negli estuari, hanno proiettato la luce su un sistema che combina acqua, sale e una membrana di soli tre atomi per generare più elettricità. Sotto l'effetto della luce, il sistema produce il doppio della potenza. Le loro scoperte sono state pubblicate su Joule. (2)

Il sistema coinvolge due compartimenti pieni di liquido, a concentrazioni di sale marcatamente differenti, separati da una membrana di solfuro di molibdeno (MoS2). Nel mezzo della membrana si trova un nanoporo, un piccolo foro compreso tra tre e dieci nanometri (un milionesimo di millimetro) di diametro.

Creati microscopici pixel colorati

Creati microscopici pixel colorati

I pixel più piccoli mai creati potrebbero illuminare edifici che cambiano colore

I pixel più piccoli creati - un milione di volte più minuscoli di quelli negli smartphone, realizzati intrappolando particelle di luce sotto minuscole sezioni d'oro - potrebbero essere utilizzati per nuovi tipi di display flessibili su larga scala, abbastanza grandi da coprire interi edifici.

I pixel colorati, sviluppati da un team di scienziati guidati dall'Università di Cambridge, sono compatibili con la fabbricazione roll-to-roll su film plastici flessibili, riducendo drasticamente i costi di produzione. I risultati sono riportati nella rivista 'Science Advances'. (1)

Al centro di ricerca dei pixel, sviluppati dagli scienziati di Cambridge, c'è una minuscola particella d'oro di qualche miliardesimo di metro. La grana si trova sopra una superficie riflettente, intrappolando la luce nello spazio intermedio. Circondando ogni grano c'è un sottile rivestimento appiccicoso che cambia chimicamente quando viene commutato elettricamente, facendo sì che il pixel cambi colore attraverso lo spettro.

Il team di scienziati, di diverse discipline tra cui fisica, chimica e produzione, ha realizzato i pixel rivestendo vasche di grani dorati con un polimero attivo chiamato polianilina (2) e spruzzandoli su plastica flessibile rivestita a specchio, per ridurre drasticamente i costi di produzione.

I pixel sono un milione di volte più piccoli dei tipici pixel degli smartphone. Possono essere visti alla luce del sole perché non hanno bisogno di una potenza costante per mantenere il loro colore impostato, hanno una prestazione energetica che rende le aree grandi fattibili e sostenibili. “Abbiamo iniziato lavandoli su pacchetti di alimenti alluminizzati, ma poi abbiamo scoperto che la spruzzatura di aerosol è più veloce”, ha detto il co-autore principale Hyeon-Ho Jeong (3) del Cavendish Laboratory di Cambridge.

In futuro dispositivi di archiviazione dati più potenti

In futuro dispositivi di archiviazione dati più potenti

La scoperta può portare a nuovi materiali per la memorizzazione dei dati in dispositivi di prossima generazione. La ricerca, finanziata dall'esercito USA, dimostra, per la prima volta, la chiralità emergente negli skirmioni polari nei superlattici di ossido

La ricerca, pubblicata sulla rivista Nature, (1) finanziata in parte dall'esercito statunitense, ha identificato proprietà in materiali che un giorno potrebbero portare a applicazioni come dispositivi di archiviazione dati più potenti che continuano a contenere informazioni anche dopo che un dispositivo è stato spento.

Un team di ricercatori guidati dalla Cornell University e dall'University of California Berkeley ha fatto una scoperta che apre una miriade di nuove possibilità esplorative di sistemi, materiali e fenomeni fisici.

Gli scienziati hanno osservato per la prima volta la cosiddetta chiralità in skyrmioni (2) polari in un materiale artificiale squisitamente progettato e sintetizzato con proprietà elettriche reversibili. La chiralità è il processo in cui due oggetti, come un paio di guanti, possono essere immagini speculari l'uno dell'altro ma non possono essere sovrapposti l'uno sull'altro. Gli skyrmioni polari sono trame costituite da cariche elettriche opposte note come dipoli. (3)

Gli scienziati hanno sempre dato per scontato che gli skyrmioni potevano comparire solo in materiali magnetici, dove interazioni speciali tra gli spin magnetici degli elettroni carichi stabilizzano i modelli chirali dei contorti degli skyrmioni. E stata una grande sorpresa per i ricercatori identificare gli skyrmioni in un materiale elettrico.

La combinazione di skyrmioni polari e di queste proprietà elettriche può consentire lo sviluppo di nuovi dispositivi che sono di interesse significativo per l'esercito degli Stati Uniti, specialmente usando la chiralità come parametro manipolabile.

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