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Trasportare informazioni con il calore: dopo 50 anni dimostrato dalla ricerca italiana

Dispositivi alimentati dal calore invece che dall'elettricità: è ciò a cui potrebbe portare una scoperta tutta italiana che per la prima volta hanno sperimentato un effetto quantistico predetto mezzo secolo fa.Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature

Scritto da Redazione di Gaianews.it il 09.01.2013

Dispositivi alimentati dal calore invece che dall’elettricità: è ciò a cui potrebbe portare una scoperta tutta italiana che per la prima volta ha sperimentato un effetto quantistico predetto mezzo secolo fa.Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature.

Josephson Junction

“Alla base dello studio c’è l’effetto Josephson, secondo il quale una corrente elettrica può fluire tra due superconduttori anche se separati da uno strato di materiale isolante”, ha spiegato Francesco Giazotto del laboratorio Nest dell’Istituto nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (CnrNano). “Tale fenomeno, proibito dalla fisica classica, ma tipico della superconduttività, viene già largamente utilizzato negli Squid (Superconducting Quantum Interference Device), sensibilissimi misuratori del campo magnetico. Nel 1965 era stato previsto che un comportamento analogo fosse possibile anche per la corrente di calore, ma l’effetto non fu mai dimostrato sperimentalmente”.

 I ricercatori italiani hanno dimostrato ora che grazie a un campo magnetico, è possibile controllare il passaggio di calore da un corpo a un altro.Lo studio potrebbe aprire quindi allo sviluppo di dispositivi elettronici totalmente nuovi, che usano il calore anziché la corrente elettrica per trasportare informazione.

A quasi cinquant’anni di distanza l’esperimento di Giazotto e Martìnez-Pérez conferma la previsione proprio grazie a un dispositivo Squid: “Si tratta di un anello micrometrico di materiale superconduttore nel quale sono inserite due interruzioni costituite da un sottile strato isolante, dette giunzioni Josephson”, spiega Giazotto. “Per studiare il trasporto di calore nel dispositivo abbiamo scaldato un’estremità dell’anello e monitorato la temperatura all’altro capo: si è verificato che, variando il campo magnetico perpendicolare all’anello, anche la quantità di calore che fluisce attraverso il dispositivo subisce una variazione di tipo periodico. Questo fenomeno è in linea con la teoria”.

L’esperimento è la prima dimostrazione della possibilità di realizzare interferenza con il calore. “Un fenomeno che può sembrare contro intuitivo”, continua il ricercatore. “Comunemente infatti si associa il calore al concetto di disordine, mentre l’interferenza avviene tra oggetti intrinsecamente ordinati, che i fisici definiscono coerenti. Proprio in presenza di giunzioni Josephson le correnti di calore dipendono da una variabile coerente del superconduttore, la fase quantistica, e possono quindi dare luogo ad interferenza”.

Lo studio potrebbe aprire la strada a una nuova branca della fisica: “La caloritronica coerente, nella quale l’informazione è affidata agli scambi di calore anziché di cariche elettriche”, conclude Giazotto. “Se il mattone fondamentale dell’elettronica sono i transistor convenzionali, nei quali fluisce corrente elettrica, la caloritronica utilizzerebbe transistor termici con cui realizzare memorie e porte logiche nelle quali fluirebbe calore”.

 

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