Archivio per la categoria Green technologies

Stoccaggio energetico: la Roadmap dell’IEA individua trend tecnologici e azioni da intraprendere

Livello di maturità tecnologica delle tecnologie di accumulo energetico (IEA)

Le tecnologie per lo stoccaggio energetico consentono di assorbire l’energia ed immagazzinarla per un periodo di tempo prima di ridistribuirla alla rete o agli utilizzatori finali. Attraverso questo processo, le tecnologie di stoccaggio energetico possono offrire un ponte temporale e geografico – qualora sia presente una adeguata infrastruttura energetica – in grado di colmare il divario tra la richiesta e la domanda di energia.

Le tecnologie di stoccaggio energetico possono essere implementate sia su larga che su piccola scala, in maniera centralizzata o distribuita attraverso tutta la catena che costituisce il sistema energetico nel suo complesso. Tuttavia, il livello di sviluppo tecnologico di queste tecnologie è estremamente eterogeneo: mentre alcune tecnologie sono mature o prossime alla maturità, la maggior parte di esse sono ancora nelle fasi iniziali di sviluppo e richiedono ulteriori miglioramenti prima di essere completamente realizzate e installate sul campo.

La recente Technology Roadmap – Energy storage pubblicata dalla International Energy Agency (IEA), raggruppa le numerose tecnologie di stoccaggio energetico in base ai due principali output che sono in grado di offrire: elettricità o energia termica (caldo o freddo). Le tecnologie appartenenti ad entrambe le categorie possono essere utilizzabili sia dai generatori di enegia che dagli utilizzatori finali, dando loro la possibilità di accoppiare mercati energetici attualmente non connessi tra loro (per esempio il mercato della grande produzione energetica, quello dei trasporti e i mercati locali di generazione e distribuzione del calore). In senso più generale, ogni tecnologia di stoccaggio energetico può fungere da “integratore di sistema” e permettere così di migliorare l’efficienza e la gestione complessiva del sistema energetico.

La Roadmap offre un quadro completo delle principali tecnologie di stoccaggio dell’energia utilizzabili a diversi livelli del sistema energetico. Particolare attenzione è dedicata alle tecnologie di stoccaggio collegabili con sistemi energetici più ampi (es. rete elettrica), mentre minor rilievo è dato alle tecnologie utilizzabili solo per applicazioni off-grid. Il documento è completato da una analisi delle barriere tecnologiche, politiche ed economiche che possono ostacolare lo sviluppo delle suddette tecnologie. Infine, la Roadmap identifica le azioni specifiche che ogni singolo gruppo strategico di interesse per il sistema energetico può intraprendere per rimuovere questi ostacoli.

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Elettricità dalle biomasse grazie a nuove celle a combustibile solari ibride

Georgia Tech, Yulin Deng

I laboratori del Georgia Institute of Technology hanno messo a punto delle celle a combustibile ibride a bassa temperatura alimentabili con qualsiasi tipo di biomassa. L’uso diretto della biomassa come combustibile potrebbe favorire una maggiore diffusione delle fuel cell a bassa temperatura, finora alimentate prevalentemente a idrogeno e a metanolo.

Un team di ricerca del Georgia Institute of Technology ad Atlanta (US), guidato dal prof. Yulin Deng, ha sviluppato un nuovo tipo di cella a combustibile in grado di convertire direttamente la biomassa in energia elettrica con l’assistenza di un catalizzatore attivato da energia solare o termica. Le nuove fuel cell solari sono in pratica dispositivi ibridi che operano a temperatura ambiente usando il sole come catalizzatore e una serie di fonti organiche come materia prima. Un punto di forza della nuova tecnologia è la versatilità: tra le materie utilizzabili si contano infatti l’amido, la lignina, le alghe e i rifiuti di lavorazione del pollame. Secondo il Prof. Deng, la nuova tecnologia messa a punto all’interno dei laboratori del Georgia Tech è in grado di gestire la biomassa a temperatura ambiente senza limiti di tipologia e senza la necessità di purificare i materiali di partenza.

Il maggiore problema che ha finora limitato l’impiego di biomasse direttamente nelle celle a combustibile  è dato dal fatto che i legami Carbonio-Carbonio tipicamente presenti in questi materiali non possono essere facilmente spezzati dai comuni catalizzatori. Per superare questo ostacolo, in passato i ricercatori hanno sviluppato le cosiddette celle a combustibile microbiologiche (Microbial Fuel Cell, MFC), all’interno delle quali sono presenti microbi o enzimi in grado di agire sulla biomassa spezzando i legami tra gli atomi di carbonio. Quest’ultimo processo, tuttavia, ha molte controindicazioni: innanzi tutto l’outup energetico ricavabile è modesto, inoltre i microbi e gli enzimi sono in grado di agire selettivamente solo su alcuni tipi di biomasse, e risultano essere facilmente disattivabili da molteplici fattori esterni. Deng e il suo team di ricerca hanno cercato di superare questo problema utilizzando un catalizzatore attivabile da una fonte energetica esterna e  in grado si svolgere sia la funzione di agente ossidante che quella di trasportatore di carica all’interno della reazione di ossido-riduzione della cella a combustibile.

All’interno del nuovo processo sviluppato dal Georgia Tech, la biomassa viene macinata e miscelata con un catalizzatore fotosensibile, il poliossimetallato (POM) e il tutto viene poi esposto alla luce del sole. Il POM ossida la biomassa in presenza di foto-irraggiamento, e trasporta le cariche dalla materia organica all’anodo della cella a combustibile; gli elettroni arrivano quindi al catodo, dove vengono finalmente ossidati dall’ossigeno attraverso un circuito esterno, in modo da produrre elettricità. In pratica, il POM introduce un passaggio intermedio, perché non sarebbe possibile combinare direttamente la biomassa e l’ossigeno. Inoltre,  la biomassa e il catalizzatore non reagiscono spontaneamente a temperatura ambiente, ma la reazione comincia solo in presenza di  luce o calore.

Nel loro documento, pubblicato sulla rivista Nature Communications, i ricercatori hanno riferito una densità energetica massima di 0,72 milliwatt per centimetro quadrato, vale a dire circa 100 volte superiore a quella delle celle a combustibile microbiche a base di cellulosa. Ora i ricercatori sono convinti di poter decuplicare l’output energetico una volta ottimizzato il procedimento.  Le nuove fuel cell potrebbero essere utilizzate in futuro sia per piccoli dispositivi in Paesi in via di sviluppo, sia in abbinamento a grandi impianti produttivi dove vi sia abbondanza di biomasse di scarto disponibili, come ad esempio nelle industrie alimentari.

Fonti: Solar-Induced Hybrid Fuel Cell Produces Electricity Directly from Biomass

CITATION: Wei Liu, et al., “Solar-induced direct biomass-to-electricity hybrid fuel cell using polyoxometalates as photocatalyst and charge carrier,” (Nature Communications, 2014). (http://www.dx.doi.org/10.1038/ncomms4208).

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L’Open Innovation come modello di gestione della conoscenza per facilitare l’eco-innovazione

Autori: Johanna Ronco, Roberto Pelosi
Articolo pubblicato su Energia, Ambiente e Innovazione – Bimestrale ENEA – n. 5 Settembre-Ottobre 2013

L’Open Innovation è un nuovo modello di gestione della conoscenza che descrive processi di innovazione caratterizzati dall‘apertura verso l’esterno. Da alcuni anni diverse aziende hanno deciso di integrare l’Open Innovation con la sostenibilità ambientale, dando vita a modelli di Open Green Innovation. L’articolo offre una panoramica sulle migliori pratiche internazionali di Open Green Innovation (crowdsourcing open network, crowdfunding, reti collaborative, cluster tecnologici), riportando alcuni casi studio caratterizzati da un elevato potenziale di replicabilità.

ClosedInnovationVSOpenInnovation

Closed Innovation VS Open Innovation Fonte: Henry Chesbrough, Open Business Models: How to Thrive in the New Innovation Landscape, Harvard Business School Press, 2006

Da oltre una decina di anni si sente sempre più parlare di Innovazione Aperta (in inglese Open Innovation), un nuovo modello di gestione della conoscenza che descrive processi di innovazione caratterizzati dall‘apertura verso l’esterno, che modifica il modello più convenzionale del closed innovation, come mostrato in Figura 1.

L’ecosistema con il quale le aziende possono scambiare know-how è costituito in primo luogo dai clienti e dalla rete di fornitura, ma anche da centri di ricerca, università, start-up e soggetti pubblici o privati in grado di facilitare i processi di trasferimento tecnologico.

Le logiche di Open Innovation sono varie e possono prevedere, ad esempio, la collaborazione con centri di ricerca esterni, il coinvolgimento come parte attiva dei propri clienti o fornitori o l‘eventuale cessione dei risultati della ricerca interna, anche trasformando programmi di sviluppo interni in progetti open source.

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Fraunhofer ISE, nuovi record di efficienza per le celle solari

Schema di contatto passivato per celle solari di tipo N

Schema di contatto passivato per celle solari di tipo N

L’Istituto Fraunhofer per i Sistemi ad Energia Solare (Fraunhofer ISE) segna un nuovo record nel settore del fotovoltaico, portando al 24% l’efficienza delle celle solari al silicio di tipo N.

Solo poche settimane fa, il Fraunhofer ISE, insieme a Soitec, CEA- Leti e all’Helmholtz Center di Berlino aveva stabilito un nuovo record mondiale assoluto per l’efficienza di conversione delle celle fotovoltaiche, grazie allo sviluppo di una  cella solare a quattro giunzioni utilizzata nei concentratori fotovoltaici e capace di raggiungere un’efficienza del 44,7%.

Il nuovo record stabilito in questi giorni dal Fraunhofer ISE riguarda invece le celle solari di tipo N, ed è stato ottenuto grazie a uno speciale “contatto passivato” che copre l’intera superficie posteriore della cella.

Le celle solari al silicio comprendono due aree, con spessori diversi, per conduzioni differenti: N indica negativo, P positivo. Lo strato più spesso, il materiale di supporto, viene considerato la base e determina il tipo di cella. Le celle solari tradizionali  presentano una base di tipo P e uno strato conduttivo N sottile, detto emittente o vettore di carica. Nelle celle solari di tipo N, l’emittente è “dopato P”, tramite la diffusione di boro o l’aggiunta di alluminio.

La maggior parte delle celle solari al silicio attualmente disponibili sul mercato è di tipo P e sono caratterizzate da un’elevata efficienza, ma il nuovo silicio di tipo N mostra proprietà migliori per quanto riguarda  la tolleranza verso quasi tutte le impurità. Inoltre, il silicio di tipo P è più vulnerabile alla degradazione indotta dalla luce, cosa che non si verifica con il silicio di tipo N.

Per qualche tempo, sono stati condotti esperimenti sul silicio di tipo N come materiale di base, ma la tecnologia di produzione era risultata molto complessa. Ad esempio, il problema principale nell’utilizzo delle celle solari di tipo N, in cui l’emittente si trova sul lato esposto al sole, era la passivazione dell’emittente stesso, trattato normalmente con aggiunta di boro.

Finora, le caratteristiche del lato posteriore della maggior parte delle celle solari rappresentavano un limite per l’efficienza dei dispositivi, a causa della presenza di contatti proprio sulla superficie inferiore. Utilizzando un contatto “passivato”, gli scienziati del Fraunhofer ISE sembrano avere superato questo limite tecnologico. Secondo Stefan Glunz, direttore della divisione “Sviluppo e caratterizzazione delle celle solari” al Fraunhofer ISE, il contatto posteriore sviluppato per le nuove celle solari di tipo N è molto semplice, senza alcun patterning, e consente di raggiungere un rendimento del 24%.

Il nuovo contatto posteriore, denominato Topcon (Tunnel Oxide Passivated Contact), è costituito da un tunnel ultrasottile di ossido e uno strato sottile di silicio. La passivazione superficiale è di ottima qualità e il contatto posteriore offre una bassa resistenza per il trasporto dei portatori di carica. Questa nuova tecnologia, spiegano i suoi ideatori, permette di estendere il contatto all’intera superficie posteriore della cella solare, riducendo al minimo le perdite di resistenza.

Il Fraunhofer ISE attualmente  sta continuando a sviluppare la tecnologia di processo per le celle solari di tipo N. Nel prossimo futuro è prevedibile che le celle solari al silicio prodotte industrialmente raggiungeranno tassi di efficienza superiori al 20%.

Fonti:

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Crit entra nel progetto REEMAIN finanziato dalla Commissione Europea

Insieme all’azienda riminese Scm, leader mondiale nella produzione di macchine per la lavorazione del legno, CRIT lavorerà per promuovere l’efficienza energetica e le energie rinnovabili nei contesti manifatturieri di tutta Europa
Il progetto si svolgerà in quattro anni e comporterà investimenti per quasi 10 milioni di euro, di cui 6 saranno coperti dalla Commissione Europea. Nel corso delle attività progettuali, verranno messe in connessione competenze ed esperienze di eccellenza su processi di produzione, strumenti software di simulazione energetica, standard energetici e tecnologie di produzione e accumulo di energia da fonti rinnovabili, con lo scopo di sviluppare e una piattaforma per il miglioramento dell’efficienza, a livello industriale, nell’utilizzo di risorse energetiche.
Il progetto sarà diretto e coordinato dal centro di ricerca spagnolo Cartif, e vedrà la collaborazione di 16 partner provenienti da sette Paesi europei, tra cui, oltre le già citate Crit e Scm, l’Istituto Fraunhofer tedesco, la De Montfort University inglese, il consorzio di ricerca basco Ikerlan, l’Associazione Spagnola di Normazione e Certificazione (Aenor), e l’azienda tessile turca Bossa.

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Premio Sviluppo Sostenibile 2013: ecco i vincitori

E’ stato assegnato il Premio Sviluppo Sostenibile 2013, istituito per il quinto anno consecutivo dalla Fondazione per lo Sviluppo Sostenibile e da Ecomondo- Fiera di Rimini  con  l’ adesione del Presidente della Repubblica e con il Patrocinio, per la prima volta, del Ministero dello Sviluppo Economico. Quest’anno i vincitori sono stati selezionati tra più di 200 concorrenti da una giuria composta da Raimondo Orsini, Silvia Zamboni, Walter Facciotto, Fabrizio Tucci, Luciano Morselli e Roberto Pelosi (Amministratore Delegato di CRIT). La giuria ha premiato le aziende che si sono distinte per attività e progetti caratterizzati da rilevanti benefici ambientali, elevato contenuto innovativo, positivi effetti economici e occupazionali e un significativo potenziale di diffusione.
Tre le categorie premiate: start up, eco-design, attività agricole di qualità ecologica.
Innovation in Sciences &Technologies- Is-Tech srl ha vinto il premio per la sezione “Start up”  per la realizzazione della piattaforma intelligente multi — forma e multi – funzione APA, acronimo di “Air Pollution Abatement”, che si propone come soluzione in grado di contrastare il fenomeno dell’inquinamento atmosferico, operando il trattamento dell’aria in tutti gli ambiti indoor e outdoor (con priorità indirizzata per interventi nei luoghi confinati e parzialmente confinati) nei quali è elevata la concentrazione di polveri sottili e di altri inquinanti nocivi.
Alla Greenwood di Salzano (Venezia) è stato assegnato il  Premio  per la sezione “Eco-design“, per la  produzione di profilati in materiale composito costituito da farina di legno di riciclo, derivante da scarto selezionato sia per qualità che per essenza, e da polipropilene, per la realizzazione di pavimentazioni e rivestimenti verticali per esterni di elevato pregio estetico e durabilità, nel rispetto dell’ambiente.
La Cooperativa Fattoria della Piana Società Agricola di Contrada Sovereto (Reggio Calabria), che si occupa della raccolta e della trasformazione del latte proveniente dalle fattorie dei soci allevatori situate sull’Aspromonte, sul Monte Poro, nella piana di Gioia Tauro e nel Crotonese , riceve il Premio per la sezione “Attività agricole di qualità ecologica“, per aver saputo coniugare benessere animale, attenzione sanitaria, e cura dell’ ambiente attraverso la realizzazione di impianti fotovoltaici e di fitodepurazione.
Accanto alle tre aziende vincitrici, che riceveranno la medaglia del Presidente della Repubblica, ci sono altre 27 aziende segnalate, 9 per ogni settore,  che riceveranno una targa  di riconoscimento (qui l’elenco completo). La cerimonia di premiazione avverrà a Rimini l’8 novembre prossimo all’ interno di Ecomondo-Key Energy.

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MDS, l’attrazione magnetica per il riciclo della plastica

Il futuro del riciclo delle materie plastiche potrebbe cambiare grazie all’impiego di magneti e nanoparticelle magnetiche. A breve, infatti, questi strumenti potrebbero rivoluzionare il modo di selezionare la plastica destinata al riciclo, migliorando sensibilmente lo smistamento automatizzato dei rifiuti in plastica, con un conseguente risparmio di miliardi di euro in importazioni di materie prime e a una consistente riduzione dei materiali plastici inviati alle discariche e agli inceneritori.

Il progetto W2Plastics, attraverso un consorzio finanziato dall’Unione Europea e costituito da 12 istituti di ricerca e partner industriali, si propone appunto di sviluppare una processo commercialmente valido per la cernita delle plastiche riciclate, attraverso l’impiego di una innovativa tecnologia di separazione a densità magnetica (Magnetic Density Separator – MDS).

La nuova tecnologia consente di ridurre drasticamente i costi di cernita degli imballaggi in plastica, in particolare di rifiuti domestici quali contenitori e flaconi per prodotti alimentari, detergenti e cosmetici, realizzati prevalentemente in poliolefine. Il termine generico poliolefine sta ad indicare un gruppo di materie plastiche che comprende il polietilene – nelle forme a bassa densità (LDPE), lineare a bassa densità (LLDPE) e ad alta densità (HDPE) – e il polipropilene (PP). Le poliolefine incidono per oltre il 47% (11,2 milioni di tonnellate) del consumo totale in Europa occidentale, pari a 24,1 milioni di tonnellate di plastica l’anno. Questi polimeri sono tutti riciclabili, ma uno degli ostacoli maggiori che possono compromettere il buon esito e l’economicità del processo di riciclo è rappresentato dalla difficoltà di ottenere rifiuti omogenei per ciascun tipo di polimero. È chiaro quindi che un processo in grado di separare efficacemente la plastica riciclata selezionando i diversi polimeri poliolefinici, può offrire le migliori garanzie per ottenere materiali di alto valore aggiunto per l’industria del riciclo. Prosegui la lettura »

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Fotovoltaico di terza generazione: un nuovo processo migliora l’efficienza delle celle di Grätzel.

DSSC

Funzionamento schematico di una cella di Gratzel

I ricercatori del Politecnico di Losanna EPFL hanno sviluppato un processo in grado di aumentare drasticamente l’efficienza delle celle fotovoltaiche di Grätzel.
Le celle di Grätzel o celle DSSC (Dye-sensitized solar cells) sono celle fotoelettrochimiche che sfruttano la capacità di assorbimento della luce da parte di coloranti metallo-organici e pigmenti fotosensibili. Le moderne  DSSC sono costituite essenzialmente da un elettrodo trasparente di vetro conduttore rivestito di uno strato di materiale nanocristallino mesoporoso, tipicamente biossido di titanio TiO2; le nanoparticelle sono a loro volta ricoperte da un materiale attivo costituito da un colorante molecolare (dye) che assorbe la luce del sole, con un meccanismo simile a quello della fotosintesi clorofilliana. Il sistema è completato da un contro-elettrodo costituito da un vetro conduttivo rivestito da un sottile film di Platino, e da un elettrolita, generalmente liquido e contenente la coppia redox I-/I3- (ioduro/triioduro).

Le DSSC presentano molti vantaggi se comparate alle tradizionali celle fotovoltaiche a base di silicio:  i maggiori punti di forza di questi dispositivi sono la trasparenza, il costo relativamente ridotto e l’elevata efficienza di conversione energetica in caso di clima nuvoloso o illuminazione artificiale. Tuttavia, fino a questo momento la diffusione delle celle DSSC è stata penalizzata dalla scarsa efficienza energetica complessiva, dovuta principalmente alla perdita di voltaggio intrinseca causata dai meccanismi di degrado del colorante.

In una recente pubblicazione apparsa sulla rivista Nature, gli scienziati della EPFL, guidatii dallo stesso Prof. M. Grätzel, hanno rivelato di aver sviluppato una versione di celle DSSC allo stato solido in grado di raggiungere un’efficienza del 15% senza perdita di stabilità fotoelettrochimica. Le nuove celle DSCC sono realizzate con un innovativo processo a due fasi che ottimizza l’impiego di un materiale composito inorganico-organico come colorante fotosensibile. Il materiale è costituito da un minerale a struttura tipo perovskite che svolge la funzione di immagazzinare la luce, e da un materiale organico in grado di trasportare le lacune elettroniche in sostituzione dell’elettrolita (hole transport material – HTM).

Le celle solari DSSC di questo tipo sviluppate in precedenza presentavano scarsi valori di efficienza a causa della variabilità dimensionale delle particelle di materiale colorante depositate sul biossido di titanio. I ricercatori dell’EPFL hanno risolto questo problema attraverso un processo a due fasi, in cui prima si deposita la parte inorganica del materiale fotoreattivo sulle nanoparticelle di TiO2, e successivamente queste vengono immerse in una soluzione contenete la restante componente organica. Quando le due componenti organica e inorganica vengono a contatto, esse reagiscono tra di loro stabilizzandosi nel dye composito, dando forma a uno strato a morfologia controllata in grado di garantire elevati livelli di efficienza di conversione fotovoltaica.

Secondo il team di Grätzel, questo innovativo processo aprirà una nuova era per lo sviluppo delle celle solari DSSC, rendendole competitive con i migliori pannelli fotovoltaici a film sottile attualmente presenti in commercio.

Fonti: Sciencedaily, Tech-on.

Leggi anche: Principali trend brevettuali nel settore dei pannelli fotovoltaici

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Nuove batterie a flusso per stoccare l’energia delle fonti rinnovabili

New Lithium-Polysulfide Flow Battery (Stanford/SLAC)

New Lithium-Polysulfide Flow Battery (Stanford/SLAC)

I ricercatori della Stanford University e dello SLAC (laboratorio del DOE – U.S. Department of Energy) hanno progettato una nuova batteria economica e durevole che potrebbe consentire di incrementare l’apporto energetico delle fonti rinnovabili alla rete elettrica.

Secondo il Dott. Yi Cui, professore associato di scienza dei materiali alla Stanford University , per riuscire a sfruttare l’energia solare ed eolica in maniera più significativa è necessario sviluppare batterie efficienti, economiche  e riproducibili in larga scala, in grado di regolare le naturali fluttuazioni delle fonti energetiche rinnovabili.

Al momento, infatti, la rete elettrica non è in grado di tollerare le ampie e improvvise oscillazioni di carico causate da una massiccia presenza di fonti energetiche discontinue, come appunto le fonti rinnovabili. In sostanza, nel momento in cui l’energia eolica e quella solare arriveranno a contribuire in maniera determinante all’apporto di energia elettrica alla rete, il ruolo delle batterie diventerà fondamentale perché permetterà di smussare gli alti e bassi della disponibilità energetica offerta da queste fonti energetiche intermittenti.

Secondo il team guidato dal Dott. Cui, le batterie più promettenti per mitigare l’intermittenza delle rinnovabili sono le batterie a flusso (flow batteries), perché la loro capacità di accumulo energetico è facilmente modulabile tramite semplici accorgimenti costruttivi.  In particolare, il gruppo del Dott. Cui ha realizzato una nuova batteria a flusso che potrebbe rappresentare un’ottima soluzione per impieghi su larga scala, in quanto è caratterizzata da un design semplificato e relativamente economico.

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Il grafene apre la strada a una nuova generazione di celle solari

La prossima generazione di celle solari e dispositivi optoelettronici sarà realizzata impilando fogli di grafene con altri strati sottili ottenuti da diversi elementi chimici. Gli scienziati della Università di Manchester e della Università Nazionale di Singapore sono pronti a scommetterci: la costruzione di strutture tridimensionali costituite da diversi strati monoatomici, in breve tempo permetterà la realizzazione di dispositivi elettronici del tutto innovativi e con proprietà davvero sorprendenti.

Secondo quanto pubblicato dalla prestigiosa rivista Science, questa scoperta rappresenta una vera e propria svolta epocale. A titolo di esempio, i nuovi materiali permetteranno di ottenere l’energia elettrica necessaria per la gestione di un intero edificio semplicemente trasformando l’energia solare assorbita dai muri esposti alla luce: in più, l’energia raccolta potrà essere utilizzata a piacimento per modulare la trasparenza e la riflettività delle finestre, in base al variare di condizioni climatiche esterne come  temperatura e luminosità.

Le scoperte sul grafene e le sue applicazioni, che nel 2010 sono valse il premio Nobel ai due fisici Andre Geim e Konstantin Novoselov dell’Università di Manchester, hanno aperto la strada allo studio di una intera famiglia di materiali costituiti da strati monoatomici. In generale, questi cristalli bidimensionali presentano una vasto range di proprietà eccezionali, che spaziano dalla conducibilità all’isolamento, dalla opacità alla trasparenza, ecc. Impilando diversi strati monoatomici è possibile realizzare materiali che accorpano le specifiche proprietà dei diversi strati monoatomici, motivo per cui gli scienziati ritengono che queste eterostrutture abbiano le potenzialità per realizzare i dispositivi elettronici del futuro.

Attualmente i ricercatori di Manchester e Singapore stanno lavorando alla combinazione di diversi cristalli bidimensionali, al fine di raggiungere funzionalità non altrimenti conseguibili dai singoli materiali, ma tali da renderli idonei alla realizzazione di dispositivi per l’optoelettronica e la fotonica. Combinando uno strato di grafene con uno o più strati moatomici di altri materiali, nello specifico dicalcogenuri di metalli di transizione (Transition Metal Dichalcogenides – TMDC), i ricercatori potranno realizzare dispositivi fotovoltaici estremamente sensibili ed efficienti. I primi risultati ottenuti dall’attività sperimentale sono stati infatti talmente promettenti da far ipotizzare a breve termine la realizzazione di fotorilevatori ultrasensibili e celle fotovoltaiche particolarmente efficienti.

Gli strati TMDC presentano infatti ottime proprietà di assorbimento della luce, mentre gli strati di grafene agiscono come strati conduttivi trasparenti. I primi dispositivi realizzati, pur essendo ancora nella fase prototipale, hanno dimostrato da subito funzionalità sorprendenti: per questo motivo i ricercatori dell’Università di Manchester si aspettano di ampliare al più presto le librerie di cristalli bidimensionali a loro disposizione, in modo da realizzare in breve tempo una nuova generazione di dispositivi in grado di rivoluzionare il mondo dell’elettronica.

Fonte e immagine: University of Manchester

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