Un gruppo di ricerca che include scienziati della Ohio State University e dell’Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, ha scoperto come catturare il calore e trasformarlo in elettricità. Lo studio, pubblicato sulla rivista scientifica Science Advances, potrebbe dare il via a una nuova generazione di energia più efficiente, ricavata dal calore prodotto dagli scarichi delle auto e dai processi industriali, ma anche da oggetti più esotici come le sonde spaziali interplanetarie. Calore che attualmente viene disperso, ma che può essere catturato e inserito in un’ottica di economia circolare.

Joseph Heremans, professore di ingegneria meccanica e aerospaziale alla Ohio Eminent Scholar in Nanotechnology presso la Ohio State University, spiega che “grazie a questa scoperta, dovremmo essere in grado di produrre più energia elettrica dal calore di quanto facciamo oggi. È qualcosa che, fino ad ora, nessuno pensava fosse possibile“.

La scoperta si basa su minuscole particelle chiamate “paramagnoni”. Tecnicamente non sono propriamente magneti, ma trasportano un flusso magnetico. È una differenza sottile ma molto importante perché i magneti, quando riscaldati, perdono la loro forza magnetica e diventano quelli che appunto si definiscono paramagneti. Un flusso di magnetismo, che gli scienziati chiamano “spin“, crea un tipo di energia chiamata termoelettricità a trascinamento di magnoni, qualcosa che non poteva essere usato prima per raccogliere energia a temperatura ambiente.

“Una volta la saggezza convenzionale suggeriva che, se hai un paramagnete e lo riscaldi, non succede nulla”, spiega Heremans. La novità sta nel fatto che “abbiamo scoperto che non è vero. Quello che abbiamo trovato è un nuovo modo di progettare semiconduttori termoelettrici, ossia materiali che convertono il calore in elettricità. I termoelettrici convenzionali che abbiamo avuto negli ultimi 20 anni o giù di lì sono troppo inefficienti e restituiscono troppa poca energia, ecco perché non sono molto diffusi. Questa scoperta però cambia questa comprensione. ”

I magneti sono una parte cruciale della raccolta di energia dal calore: quando un lato di un magnete viene riscaldato, l’altro lato (quello che resta freddo) diventa più magnetico, producendo una rotazione, uno “spin” appunto, che spinge gli elettroni nel magnete e crea elettricità.

Tuttavia c’è un paradosso: quando i magneti si surriscaldano, perdono la maggior parte delle loro proprietà magnetiche, trasformandosi in paramagneti. Fino a questa scoperta nessuno aveva mai pensato di usare i paramagneti per raccogliere calore perché si pensava che non fossero in grado di raccogliere energia. Invece il team di ricerca ha scoperto che i paramagnoni spingono gli elettroni solo per un miliardesimo di milionesimo di secondo, che sembra pochissimo, ma è sufficiente per rendere possibile la raccolta di energia nei paramagneti.

A questo punto i ricercatori hanno sviluppato dei test per verificare se i paramagnoni potessero, nelle giuste circostanze, produrre la rotazione necessaria. Il risultato è che, in effetti, generano il tipo di spin necessario per spingere gli elettroni, consentendo la raccolta di energia.

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