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Un materiale trovato in un meteorite mostra proprietà termiche uniche

Un raro materiale spaziale conduce il calore in modo inedito: potrebbe davvero rivoluzionare elettronica e rivestimenti.

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Avatar di Patrizio Coccia

a cura di Patrizio Coccia

Editor @Tom's Hardware Italia

Pubblicato il 29/07/2025 alle 14:05

La notizia in un minuto

  • Ricercatori hanno utilizzato intelligenza artificiale e fisica quantistica per studiare una forma speciale di biossido di silicio chiamata tridimita, trovata nei meteoriti, che mantiene conducibilità termica costante indipendentemente dalla temperatura
  • Questo materiale ibrido cristallo-vetro potrebbe formarsi durante l'invecchiamento termico nei forni per la produzione dell'acciaio, aprendo possibilità per un controllo più efficiente del calore nell'industria siderurgica
  • La scoperta potrebbe contribuire a ridurre le emissioni di carbonio nella produzione dell'acciaio, settore che rappresenta il 7% delle emissioni negli Stati Uniti, migliorando l'efficienza del controllo termico

Riassunto generato con l’IA. Potrebbe non essere accurato.

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Il controllo del calore gioca un ruolo cruciale in una serie di tecnologie, dalla miniaturizzazione e l'efficienza dei dispositivi elettronici, ai sistemi di recupero del calore residuo, alla durata delle schermature termiche per le applicazioni aerospaziali. Un gruppo di ricercatori si è avvicinato a questa problematica partendo dalle leggi fondamentali della fisica quantistica, per poi sfruttare tecniche di apprendimento automatico per risolverle con precisione quantitativa.

Meteoriti e Marte: una scoperta sconvolgente

Esplorando la relazione tra struttura atomica e conducibilità termica in materiali a base di biossido di silicio, componente principale della sabbia, i ricercatori hanno predetto che una particolare forma di "tridimita" del biossido di silicio, tipica dei meteoriti, mostrerebbe le caratteristiche di un materiale ibrido di cristallo-vetro, con una conducibilità termica che rimane invariata con la temperatura. Il comportamento termo-trasportatore di questo materiale è stato definito "inusuale".

Grazie a un’indagine più approfondita, il team guidato dal professor Michele Simoncelli della Columbia Engineering ha scoperto che questo materiale potrebbe formarsi a seguito dell’invecchiamento termico prolungato dei mattoni refrattari utilizzati nei forni per la produzione dell’acciaio. Considerando che quest’ultima è una delle principali fonti di emissioni di carbonio - con quasi un miliardo di tonnellate prodotte ogni anno, pari a circa il 7% delle emissioni statunitensi - i materiali derivati dalla tridimite potrebbero offrire una soluzione più efficiente per gestire le alte temperature coinvolte nel processo, contribuendo così a ridurre l’impronta di carbonio dell’intero settore siderurgico.

Da teorie a base di AI a tecnologie del mondo reale

Nel nuovo studio pubblicato dall’Academy of Sciences, Simoncelli e il suo team hanno utilizzato tecniche di apprendimento automatico per superare i limiti computazionali dei metodi tradizionali e simulare con precisione quantistica le proprietà atomiche che regolano il trasporto del calore. I meccanismi quantistici alla base del flusso termico nei materiali ibridi cristallo-vetro potrebbero inoltre offrire nuove chiavi di lettura per comprendere il comportamento di altre eccitazioni nei solidi, come gli elettroni che trasportano carica e i magnoni responsabili del trasporto di spin.

Il gruppo di Simoncelli alla Columbia sta esplorando questi argomenti, strutturati attorno a tre pilastri fondamentali: la formulazione di teorie di primo principio per prevedere osservabili sperimentali, lo sviluppo di metodi di simulazione basati sull'intelligenza artificiale per predizioni quantitativamente accurate delle proprietà dei materiali e l'applicazione della teoria e dei metodi per progettare e scoprire materiali per superare sfide industriali o ingegneristiche specifiche.

Fonte dell'articolo: phys.org

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