Realizzato un diodo termico, precursore di potenziali circuiti caloritronici

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DiodoTermico Cnr Nano

Uno dei mattoni fondamentali dell’elettronica, il diodo, ha ora un equivalente termico. Un gruppo di ricercatori dell’Istituto nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Nano) di Pisa, in collaborazione con la Scuola Normale Superiore, ha realizzato un diodo termico, dispositivo in cui il calore fluisce in una direzione ma non in quella opposta. I ricercatori studiano da tempo la possibilità di controllare il calore analogamente alla corrente elettrica: si potrebbe immaginare, ad esempio, un computer costituito da un materiale in grado di trasmettere calore dall’interno verso l’esterno e di bloccarlo nel verso opposto, permettendo al sistema di raffreddarsi con estrema efficienza. Ora un simile effetto è stato ottenuto, a basse temperature, in un dispositivo basato su metalli e superconduttori, da Francesco Giazotto, Maria José Martínez-Pérez e Antonio Fornieri dei laboratori Nest di CnrNano e Normale. Lo studio è pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology. Il cuore del diodo è composto da un elettrodo di materiale superconduttore combinato con un metallo che agisce come ‘via di fuga’ termica. A temperature criogeniche, il dispositivo trasmette calore quando una delle sue estremità viene scaldata, mentre disperde la maggior parte dell’energia termica attraverso la via di fuga quando è scaldato l’estremo opposto. Le misure mostrano che la corrente in un senso è 100 volte superiore a quella che fluisce in senso opposto: un’efficienza elevata, considerato che fino ad oggi il valore massimo era circa 1.4, ottenuto in sistemi di altro tipo a temperature maggiori. Il diodo termico è il primo mattone per creare circuiti caloritronici, l’equivalente termico dei circuiti logici elettronici, in cui l’informazione viene scambiata attraverso trasferimenti di calore invece che da segnali elettrici.

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