L’effetto termoelettrico porta un materiale a sviluppare energia in presenza di calore; già usata in campo misuristico per la realizzazione delle termocoppie, è stato oggetto di una ricerca congiunta italo-svizzera che ha coinvolto le Università di Genova e Ginevra in collaborazione con due Istituti del Cnr: l’Istituto superconduttori, materiali innovativi e dispositivi (Spin, Genova) e l’Istituto officina dei materiali (Iom, Cagliari).
Il potere termoelettrico, detto anche “effetto Seebeck”, sfrutta il gradiente termico tra due punti di un metallo per generare differenze di potenziale e, quindi, segnali elettrici.
La nuova sfida dell’energia
Nonostante sia una proprietà ampiamente riconosciuta e sfruttata in diversi settori industriali, lo studio italo-elvetico si presenta come una novità affascinante, visto che porta l’effetto Seeback nell’ambito della produzione di energia, laddove finora aveva avuto scarso successo a causa della bassa efficacia, solo il 10%, di recupero dell’energia dispersa in calore.
Lo studio mostra che, ingegnerizzando le proprietà dei materiali su scala nanometrica, si possono ottenere valori record di termoelettricità a basse temperature.
Sembra probabile, quindi, che in futuro l’uomo potrà disporre di una nuova classe di materiali performanti ed economici capaci di migliorare il rendimento di dispositivi quali processori di computer e motori per auto.
Tra i risultati più interessanti tra quelli ottenuti dalla ricerca, emerge di certo l’individuazione degli ossidi come materiali in grado di garantire un elevato coefficiente di conversione in energia, lavorando ad alte temperature e senza risultare tossici per l’uomo.
Lo studio, coordinato da Daniele Marré (Università di Genova e Cnr-Spin), rappresenta un importante passo in avanti nella definizione delle proprietà fisiche di questi materiali: ad esempio, in maniera del tutto sorprendente, è stata riscontrata la presenza di elettroni intrappolati nel materiale.
“Questo stato elettronico è stato cercato in sistemi artificiali per lungo tempo senza avere conferma sperimentale con altre tecniche”, commenta Ilaria Pallecchi (Cnr-Spin), che ha eseguito le misure, “e la sua interpretazione è stata resa possibile anche grazie al modello teorico sviluppato da Alessio Filippetti dell’Istituto officina dei materiali (Iom) del Cnr di Cagliari”.
La sfida futura, lanciata dal lavoro dei ricercatori del Cnr, sarà quella di migliorare le proprietà e le prestazioni di questi materiali, fino a quando non sarà possibile realizzare strutture artificiali dotate di elevati coefficienti termoelettrici a temperatura ambiente e oltre, quindi capaci di produrre energia in maniera sostenibile sia dal punto di vista tecnico che finanziario.
Qui l’articolo pubblicato su Nature Communications sulle ricerche del team italosvizzero
Alessandro Mercuri