27.08.2019 – 09.12 – I fisici teorici della SISSA di Trieste e dell’Università Davis della California hanno appena gettato le basi per una nuova teoria sul trasporto di calore nei materiali, un processo fondamentale, eppure spesso sottovalutato nel mondo della fisica. Queste nuove basi consentono di trattare allo stesso modo un grande range di materiali, da cristalli, ai vetri, alle ceramiche, alle leghe, costruendo apposite simulazioni su come trasmettano il calore. Un risultato finora mai raggiunto che garantirà importanti passi in avanti nello sviluppo di tecnologie nel settore energetico, con applicazioni che vanno dai processi di conversione e stoccaggio dell’energia allo sviluppo di dissipatori e schermi di calore.
Il calore fluisce dal caldo al freddo, con la stessa ineluttabilità del tempo che fluisce dal passato al futuro. In un certo senso, il flusso del calore riproduce lo scorrere del tempo. Nonostante l’importanza dello studio della trasmissione del calore, il padre di questo settore della fisica, Sir Rudolp Peierls, lamentava ancora nel 1961 che “molte teorie sottovalutano importanti componenti del proprio campo, come ad esempio nel problema della conduttività termica dei cristalli non conduttivi”. Sono passati cinquant’anni e ancora la trasmissione del calore rimane uno dei campi meno studiati e conosciuti della scienza.
Questa lacuna è stata finalmente colmata da un gruppo di ricercatori della SISSA e dell’UC Davis, guidati da Stefano Baroni e Davide Donadio, che hanno sviluppato una nuova metodologia, basata sulla teoria della linearità di risposta di Gree-Kubo.
Un importante conseguimento – pubblicato non a caso su Nature Communications – perchè permetterà a scienziati e ingegneri di comprendere e progettare la trasmissione del calore per una vasta gamma di applicazioni. Ad esempio, avere una bassa conduttività del calore è essenziale per catturare l’energia termoelettrica o per l’isolamento termico, mentre un’alta conduttività è fondamentale per controllare il calore nell’elettronica di alto livello, nelle batterie e nel fotovoltaico.
(Sissa: From crystals to glasses: a new unified theory for heat transport)
