Cristalli fotonici per smartphone con batteria nucleare

Cristalli fotonici per gadget elettronici dall'autonomia spropositata. Un gruppo di ricercatori del MIT ha realizzato - per la prima volta - cristalli fotonici avvalendosi di metalli come il tungsteno e il tantalio capaci di operare con temperature fino a 1200 gradi. Il calore è importante, perché questi cristalli consentono di trasformare il calore in energia.

Si tratta di nanostrutture ottiche che influenzano il flusso dei fotoni e offrono "proprietà ottiche analoghe a quelle di conduzione elettrica dei cristalli. I cristalli fotonici possono presentare una banda proibita per la luce analoga a quella dei semiconduttori", si legge su Wikipedia. 

Secondo il ricercatore Ivan Celanovic, i cristalli fotonici potrebbero permettere di realizzare dispositivi portatili (lettori MP3, smartphone, etc.) in grado di avere un'autonomia fino a dieci volte superiore rispetto alle batterie esistenti. Il tutto richiederebbe una soluzione dotata di generatori termo-fotovoltaici per produrre elettricità dal calore generato chimicamente da microreattori grazie a un combustibile come il butano.

Il nuovo approccio del MIT offre "prestazioni superiori, è più semplice, robusto e poco costoso per la produzione su larga scala", tanto che è stato realizzato usando tecniche di micro-fabbricazione standard e macchinari tipici della produzione dei chip attuali per computer.

Immagine al microscopio di una struttura del cristallo fotonico al tungsteno che svela come le cavità nel materiale siano spaziate uniformemente nel materiale, in modo da gestire specifiche lunghezze d'onda

In natura esistono dei cristalli fotonici come gli opali, ma il materiale nano-ingegnerizzato è pensato per operare nella gamma dell'infrarosso. Tutti i cristalli fotonici hanno un reticolo, formato da un determinato materiale, intramezzato da spazi aperti o materiale complementare. In questo modo si può decidere selettivamente quali lunghezze d'onda di luce fare passare o assorbire.

Poiché le alte temperature portano a evaporazione, diffusione, corrosione, rottura, fusione o rapide reazioni chimiche delle nanostrutture, la struttura di tungsteno altamente puro del MIT è stata realizzata seguendo una geometria specifica per evitare che il materiale si danneggi quando viene riscaldato.

Questi cristalli possono essere molto utili anche per alimentare veicoli spaziali per viaggi nello spazio profondo. Non a caso la NASA è interessata a questa ricerca. L'ente statunitense oggi si avvale di generatori termoelettrici a radioisotopi (RTG) che sfruttano l'energia di una piccola quantità di materia radioattiva. Il rover Curiosity, che dovrebbe approdare su Marte quest'estate, ha un sistema RTG che dovrebbe consentirgli di funzionare per diversi anni ininterrottamente, a differenza dei rover precedenti basati su alimentazione solare.

È difficile prevedere quanto tempo ci vorrà per assistere a un'applicazione commerciale, ma Celanovic e i suoi colleghi stanno già lavorando sull'integrazione di sistema e al test di potenziali applicazioni. Secondo il ricercatore, ma ci sembra una stima ottimistica, questa tecnologia potrebbe fare la propria comparsa in alcuni prodotti entro due anni, ma è più probabile entro cinque. Purtroppo con il termine prodotti si può pensare a tutto e niente, ma Celanovic forse parlava di rilevatori chimici, sensori o emettitori di luce infrarossa.