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Nuovo metodo per creare batterie autoriparanti

Nuovo metodo per creare batterie autoriparanti

Gli ingegneri dell'Università di Tokyo hanno sviluppato un nuovo metodo per creare batterie a lunga durata e ad alta capacità.

Gli ingegneri presso l'Università di Tokyo sono sempre all'avanguardia nel trovare nuove strategie per migliorare la tecnologia delle batterie. Il professor Atsuo Yamada (1) e il suo team, hanno recentemente sviluppato un materiale che potrebbe prolungare significativamente la durata delle batterie e offrire loro anche capacità più elevate. La ricerca è stata pubblicata da Nature Communications. (2)

Dagli smartphone ai pacemaker e ora anche alle auto. Le batterie alimentano gran parte del nostro mondo e la loro importanza continua a crescere. Ci sono due aspetti particolari delle batterie che molti ritengono debbano migliorare per soddisfare i nostri futuri bisogni. Questi sono la longevità della batteria e anche la sua capacità, ovvero quanta carica può immagazzinare.

È probabile che i tuoi dispositivi utilizzino un tipo di batteria chiamata batteria agli ioni di litio. Ma un altro tipo basato sul sodio piuttosto che sul litio potrebbe presto diventare un luogo comune. Entrambi i tipi di batteria possono immagazzinare e fornire una grande quantità di carica, grazie al modo in cui i materiali costitutivi trasmettono gli elettroni nel suo sistema. Ma sia nelle batterie al litio che in quelle al sodio, cicli ripetuti di carica e utilizzo possono ridurre significativamente la capacità di stoccaggio nel tempo.

Se tu potessi vedere all'interno di una normale batteria, osserveresti strati di materiale metallico. Man mano che le batterie si caricano e scaricano, questi strati si degradano e sviluppano fessure o scaglie chiamate - errori di stacking - che riducono la capacità delle batterie di immagazzinare e fornire carica. Questi errori di stacking si verificano perché il materiale è tenuto insieme da una forza debole chiamata forza di Van der Waals, che è facilmente sopraffatta dallo stress messo sui materiali durante la carica e l'uso.

Macchina di calcolo basata sulla luce

Macchina di calcolo basata sulla luce

Macchina di calcolo che elaborando i dati alla velocità della luce. Il risultato apre importanti prospettive per lo sviluppo di tecnologie applicabili a numerosi ambiti disciplinari: dal sequenziamento genico, alla generazione di bit-coin e password sicure.

Lo studio, condotto da un gruppo di ricerca del Dipartimento di fisica della Sapienza e dell'Istituto dei sistemi complessi del Cnr, è pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.

Trovare il tragitto più corto che collega molte città, confrontando i numerosi e diversi percorsi, è un compito che diventa sempre più arduo al crescere del numero di città da visitare. Calcoli di ottimizzazione combinatoria, simili a questo, sono molto frequenti nella quotidianità, nella scienza e nell'ingegneria, ma sono difficilmente trattabili su larga scala dai computer tradizionali.

Lo sviluppo di nuovi sistemi hardware che possano risolvere efficacemente complesse ottimizzazioni è una delle sfide della scienza moderna. Una direzione promettente è quella di codificare tali problemi in modelli di Ising, modelli fisico-matematici definiti da un insieme finito di variabili (spin), che possano essere risolti da specifici processori ottici, definite macchine di Ising. Queste macchine di calcolo codificano lo stato delle variabili e le loro connessioni nell'ampiezza e nella fase del campo elettromagnetico. Elaborando i dati alla velocità della luce attraverso diversi canali spaziali e di frequenze, promettono di essere estremamente più rapide di quelle elettroniche.

Il team di ricerca del Dipartimento di fisica della Sapienza e dell'Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isc), costituito da Davide Pierangeli e Giulia Marcucci e coordinato da Claudio Conti, ha progettato e realizzato sperimentalmente la più grande macchina di Ising mai dimostrata prima. Il risultato, pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, apre importanti prospettive per lo sviluppo di tecnologie future.

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.

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