Documenti 2016

 

 

     
       
 

 Caldo e freddo: verso un nuovo campo
della fisica con la Caloritronica Coerente

 

 03.02 - L'elettronica quantistica è un campo maturo della fisica. Tuttavia mentre si è ben compreso e si è in grado di manipolare il trasporto della carica elettrica nella materia, si conosce ancora relativamente poco riguardo alle proprietà quantistiche del trasporto del calore. Il gruppo di ricerca di Caloritronica Coerente dell'Istituto nanoscienze del Cnr (CnrNano) è dedicato a studiare i fenomeni di trasporto del calore con coerenza di fase nei circuiti superconduttori a scala nano- e mesos copica, e a sviluppare nuove strategie per sfruttarlo, con l'obiettivo di realizzare una classe di dispositivi caloritronici coerenti. In analogia con l'elettronica, la caloritronica comprende infatti le tecniche di controllo, distribuzione, stoccaggio e conversione del calore.

Dopo aver mostrato l'esistenza di una componente di fase coerente (cioè modulabile per esempio con un flusso magnetico) della corrente termica che scorre attraverso una giunzione composta da due superconduttori a temperature diverse, e dopo avere realizzato un diodo termico, ovvero un dispositivo in grado far fluire le correnti di calore in una sola direzione (l'omologo del diodo elettrico), ora il gruppo di ricerca, coordinato da Francesco Giazotto, ha realizzato in un altro passo avanti: un circuito fondamentale per dimostrare l'esatta corrispondenza nell'ingegnerizzazione del trasporto coerente di carica e di calore.

Il dispositivo ottenuto consiste in un modulatore di calore (basato sull'effetto Josephson). Il modulatore è robusto contro inevitabili asimmetrie strutturali e offre la possibilità di ottenere esotiche figure di interferenza termica con una maggiore sensibilità alle variazioni di flusso magnetico. Inoltre apre la strada alla realizzazione di dispositivi caloritronici avanzati, come splitter termici, pompe di calore e motori elettronici dipendenti dal tempo. La capacità di controllare la quantità di calore trasferito attraverso due superconduttori regolando la loro differenza di fase è alla base della caloritronica coerente e potrebbe essere uno strumento chiave in diversi campi della nanoscienza, compresi il raffreddamento a stato solido, l'isolamento termico, fino all'informatica quantistica.

A margine di questo articolo tecnico. Nulla ci vieta di immaginare - in un giorno non molto lontano - di poter acquistare in negozio "stufette" di ridotte dimensioni dal consumo massimo 10 watt/ora ma in grado di riscaldare piacevolmente una stanza di 50 mq. Quel giorno - che fatalmente arriverà - le multinazionali e gli stati che oggi scatenano le guerre per imporci l'uso di gas e petrolio che grondano sangue, utilizzeranno il primo per farsi gli aerosol e il secondo per gargarismi. (upiv)
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