La seconda legge della termodinamica è un grande successo tra la folla del college che indossa il berretto a causa della sua implicita crisi esistenziale. La tendenza di un sistema chiuso a diventare sempre più disordinato se non viene aggiunta o tolta energia è una tendenza popolare, se non deprimente, una sorta di legge "cose ​​a pezzi" che sembrerebbe confermare l'esperienza adolescenziale.

Ora un team congiunto di scienziati ucraini e americani ha chiesto più lavoro e meno poesia dalla seconda legge della termodinamica, proponendo un nuovo metodo "piroelettrico" per alimentare piccoli dispositivi utilizzando il calore di scarto.

Usando minuscole strutture chiamate nanofili ferroelettrici, possono generare rapidamente una corrente elettrica in risposta a qualsiasi variazione della temperatura ambiente, raccolta di energia altrimenti sprecata dalle fluttuazioni termiche. Il loro rapporto appare nel Rivista di fisica applicata .

Spiega la ricercatrice capo Anna Morozovska dell'Accademia nazionale delle scienze dell'Ucraina, "La seconda legge della termodinamica governa la vita moderna:attraverso tutti i tipi di industria, gli esseri umani producono costantemente un'enorme quantità di calore di scarto. Però, le leggi della termodinamica non escludono il salvataggio di parte di questa energia raccogliendo le fluttuazioni termiche per produrre elettricità."

La piroelettricità può svolgere un ruolo chiave nell'elettronica di consumo, dice Morozovska, e recuperare questo calore sotto forma di energia piroelettrica può portare a una nuova era di "piccola energia". I nanogeneratori piroelettrici potrebbero essere estremamente utili per alimentare compiti specifici in applicazioni biologiche, medicina e nanotecnologia, soprattutto nello spazio perché si comportano bene a basse temperature.

In un'indagine sulle proprietà piroelettriche dei nanofili ferroelettrici, il team ha analizzato come il coefficiente piroelettrico corrisponde al raggio del filo e al suo accoppiamento. Hanno scoperto che minore è il raggio del filo, più il coefficiente piroelettrico diverge fino ad un raggio critico in corrispondenza del quale la risposta cambia in paraelettrico (sopra la temperatura di Curie). Questo cosiddetto "effetto dimensione" potrebbe essere utilizzato per regolare le temperature di transizione di fase nelle nanostrutture ferroelettriche, consentendo così un sistema con un grande, sintonizzabile, risposta piroelettrica.

In teoria, l'uso di contatti raddrizzatori potrebbe consentire al nanofilo ferroelettrico polarizzato di generare un gigante, piroelettrico, corrente continua e tensione in risposta alle fluttuazioni di temperatura che potrebbero essere raccolte e rilevate utilizzando un rilevatore bolometrico. Un tale dispositivo su scala nanometrica non conterrebbe parti mobili e potrebbe essere adatto per il funzionamento a lungo termine in applicazioni ambientali come i sistemi biologici in vitro e lo spazio esterno. I ricercatori calcolano che questi piccoli nanogeneratori avrebbero un'efficienza molto elevata a basse temperature, decrescendo a temperature più calde.