È stato creato un nanodispositivo elettrico a base di grafene che potrebbe aumentare notevolmente l'efficienza energetica delle auto alimentate a combustibili fossili.

Il nano-dispositivo, noto come "raddrizzatore balistico", è in grado di convertire il calore che altrimenti verrebbe disperso dallo scarico dell'auto e dal corpo motore in una corrente elettrica utilizzabile.

Parti degli scarichi delle auto possono raggiungere temperature di 600 gradi Celsius. L'energia recuperata può quindi essere utilizzata per alimentare funzioni automobilistiche aggiuntive come aria condizionata e servosterzo, o essere conservati nella batteria dell'auto.

Il nano-raddrizzatore è stato costruito da un team dell'Università di Manchester guidato dal professor Aimin Song e dal dottor Ernie Hill, con un team dell'Università di Shandong. Il dispositivo utilizza la straordinaria mobilità degli elettroni del grafene, una proprietà che determina la velocità con cui un elettrone può viaggiare in un materiale e la velocità con cui possono funzionare i dispositivi elettronici.

Il dispositivo risultante è il raddrizzatore di temperatura ambiente più sensibile mai realizzato. I dispositivi convenzionali con efficienze di conversione simili richiedono temperature criogenicamente basse.

Anche i motori a combustione interna più efficienti di oggi possono convertire solo circa il 70% dell'energia bruciata dai combustibili fossili nell'energia necessaria per alimentare un'auto. Il resto dell'energia creata viene spesso sprecata attraverso il calore di scarico o i sistemi di raffreddamento.

Greg Auton, che ha eseguito la maggior parte dell'esperimento ha dichiarato:"Il grafene ha proprietà eccezionali; possiede il percorso libero medio più lungo di qualsiasi materiale elettronico a temperatura ambiente.

"Nonostante questo, anche le applicazioni più promettenti per commercializzare il grafene nell'industria elettronica non sfruttano questa proprietà. Invece spesso cercano di affrontare il problema che il grafene non ha band gap".

Il professor Song che ha inventato il concetto del raddrizzatore balistico ha dichiarato:"Il principio di funzionamento del raddrizzatore balistico significa che non richiede alcun band gap. Nel frattempo, ha una struttura del dispositivo planare monostrato che è perfetta per sfruttare l'elevata mobilità degli elettroni per raggiungere una velocità operativa estremamente elevata.

"A differenza dei raddrizzatori o dei diodi convenzionali, anche il raddrizzatore balistico non ha alcuna tensione di soglia, rendendolo perfetto per la raccolta di energia e per il rilevamento a microonde e infrarossi".

Il grafene è stato il primo materiale bidimensionale al mondo, isolato nel 2004 presso l'Università di Manchester, da allora è stata scoperta un'intera famiglia di altri materiali 2D.

Il vantaggio di un nano-raddrizzatore a base di grafene è la sua elevata efficienza di conversione da corrente alternata a corrente continua a temperatura ambiente, consentito dalla mobilità degli elettroni estremamente elevata ottenuta in questo lavoro.

Il gruppo con sede a Manchester sta ora cercando di ampliare la ricerca utilizzando grafene di grandi dimensioni ed eseguire esperimenti ad alta frequenza. La tecnologia risultante può essere applicata anche alla raccolta dell'energia termica sprecata nelle centrali elettriche.