Un particolare effetto quantistico ha reso questo sensore capace di "autoalimentarsi"

Nel mondo della ricerca e della tecnologia il desiderio di costruire sensori e dispositivi sempre più efficienti non è mai appagato. Di recente un nuovo studio condotto in laboratorio ha prodotto un sensore capace di funzionare per oltre un anno con un solo, debolissimo input di energia iniziale.

L'esperimento è stato eseguito dal Dipartimento di Ingegneria biomedica e dal Dipartimento di Ingegneria elettrica della "Washington University" di Saint Louis, nel Missouri. Si è riuscito a riprodurre un sensore capace letteralmente di autoalimentarsi adoperando solo una scarica iniziale debolissima (milioni e milioni di volte più debole di qualsiasi altra fonte energetica comune da noi adoperata).

Il sensore apparentemente ad "energia infinita", basa il suo funzionamento su un fenomeno quantistico piuttosto singolare, noto come "effetto tunnel". Bisogna ricordare che qualunque dispositivo, per produrre energia, deve superare una certa barriera detta "energia di soglia". Per generare corrente infatti, i dispositivi devono essere in grado di dare agli elettroni una spinta abbastanza forte, al fine di superare tale barriera.

Per una più facile comprensione possiamo immaginarla come una collina: noi siamo alla base e il nostro obiettivo (il nostro nuovo stato energetico) è posto immediatamente dopo la cima. Noi dobbiamo lavorare e adoperare energia fin quando non abbiamo superato l'asperità della salita. Nel mondo macroscopico è piuttosto facile, adoperando le classiche fonti di energia come batterie combustibili ecc, ma nel mondo subatomico il discorso si fa più complesso.

Grazie al dualismo intrinseco dell'elettrone, conosciuto come "onda-particella", possiamo letteralmente bypassare la collina con l'effetto tunnel quantistico, adoperando pochissima energia e raggiungendo comunque il nostro scopo.

È il principio alla base del nuovo sensore, capace di autoalimentarsi - secondo le stime - per almeno un anno avendo ricevuto una scarica composta da un pacchetto di soli 50 milioni di elettroni (considerate che in filamento che dà luce ad una lampadina ne scorrono almeno 1.25x10^19 al secondo). Grazie ad opportuni sistemi dinamici nanoscopici, questi elettroni sono rallentati a tal punto da rendere il flusso costante e stabile per lunghissimi lassi di tempo.

Sapevate che non è la prima volta che viene utilizzato questo fenomeno quantistico? L'effetto tunnel è stato già usato in passato per raffreddare componenti elettroniche.

Per ora il sistema è fine a sé stesso ma, secondo i ricercatori, potrebbe essere usato per infinite applicazioni di analisi dove magari è sconsigliato l'utilizzo di batterie. Pensiamo per esempio a micro controllori per analisi del sangue, a rilevatori del glucosio e via dicendo. Gli studi sono stati pubblicati su Nature Communications.