È stato proposto un nuovo tipo di motore su scala nanometrica che utilizzerebbe punti quantici per generare elettricità dal calore di scarto, potenzialmente rendendo i microcircuiti più efficienti.

"Il sistema è davvero semplice, che sfrutta determinate proprietà dei punti quantici per raccogliere calore, "Il professor Andrew Jordan dell'Università di Rochester ha detto. "Nonostante questa semplicità, la potenza che potrebbe generare è ancora più grande di qualsiasi altro nanomotore considerato fino ad ora." I motori sarebbero di dimensioni microscopiche, e non hanno parti mobili. Ciascuno produrrebbe solo una piccola quantità di energia, un milionesimo o meno di quella utilizzata da una lampadina. Ma combinando milioni di motori in una struttura a strati, Jordan afferma che un dispositivo con un'area di un pollice quadrato potrebbe produrre circa un watt di potenza per ogni grado di differenza di temperatura. Un numero sufficiente di essi potrebbe fare una notevole differenza nel consumo energetico di un computer.

Un articolo che descrive il nuovo lavoro è in corso di pubblicazione su Revisione fisica B di Giordania, un professore di fisica teorica, e i suoi collaboratori, Björn Sothmann e Markus Buttiker dell'Università di Ginevra, e Rafael Sánchez dell'Istituto di Scienze dei Materiali di Madrid. Jordan ha spiegato che ciascuno dei nanomotori proposti si basa su due punti quantici adiacenti, con la corrente che scorre attraverso l'uno e poi l'altro. I punti quantici sono sistemi fabbricati che a causa delle loro piccole dimensioni agiscono come oggetti della meccanica quantistica, o atomi artificiali.

Il percorso che gli elettroni devono seguire attraverso entrambi i punti quantici può essere regolato per avere una pendenza in salita. Per farcela su questa collina (elettrica), gli elettroni hanno bisogno di energia. Prendono l'energia dal centro della regione, che si tiene caldo, e usa questa energia per uscire dall'altra parte, più in alto sulla collina. Questo rimuove il calore da dove viene generato e lo converte in energia elettrica con un'elevata efficienza.

Per fare questo, il sistema fa uso di un effetto meccanico quantistico chiamato tunneling risonante, il che significa che i punti quantici agiscono come filtri energetici perfetti. Quando il sistema è in modalità di tunneling risonante, gli elettroni possono passare attraverso i punti quantici solo quando hanno un'energia specifica che può essere regolata. Tutti gli altri elettroni che non hanno questa energia sono bloccati.

I punti quantici possono essere coltivati ​​in modo autoassemblante dai materiali semiconduttori. Ciò consente un modo pratico per produrre molti di questi minuscoli motori come parte di una matrice più ampia, e in più strati, che gli autori chiamano configurazione Swiss Cheese Sandwich.

La quantità di energia elettrica prodotta dipende dalla differenza di temperatura attraverso il raccoglitore di energia:maggiore è la differenza di temperatura, maggiore è la potenza che verrà generata. Ciò richiede un buon isolamento tra le regioni calde e fredde, dice Giordano.