Rivoluzionare la tecnologia del colore e l’energia solare

I fisici della Case Western Reserve University stanno sviluppando rivestimenti ottici ultrasottili che potrebbero prolungare notevolmente la vita dei pannelli solari, oltre a migliorare aree come l’archiviazione dei dati o la protezione contro la contraffazione.

“I rivestimenti ottici risonanti di Fano sono sviluppati da Strangi e dal suo team.” Credito: Case Western Reserve University.

“Immaginiamo un mondo in cui le superfici non solo mostrano colori vivaci, ma fungono anche da efficienti piattaforme per la raccolta di energia”, ha affermato il professore di fisica della Case Western Reserve Giuseppe Strangi. “Questo è il mondo che stiamo portando alla luce.”

Strangi è a capo di un gruppo di ricerca che sviluppa i nuovi rivestimenti ottici, sottili quanto pochi strati atomici. Possono trasmettere e riflettere simultaneamente la luce a banda stretta con una vividezza e una purezza dei colori senza precedenti.

“Si comportano come finestre trasparenti molto selettive e come specchi riflettenti”, ha detto Strangi, “e questa precisione ci consente di manipolare l’aspetto della luce riflessa”.

Allungamento della vita dei pannelli solari

Giuseppe Strani. Credito: Case Western Reserve University

L’applicazione più promettente possibile per i nuovi rivestimenti ottici è l’estensione della vita dei pannelli solari, ha affermato Strangi.

I pannelli solari durano in genere dai 20 ai 30 anni. Tra i motivi: la luce solare fornisce energia ma riscalda anche il pannello, riducendone l’efficienza a breve termine e la durata a lungo termine poiché distrugge i materiali.

Questo perché ci sono due bande specifiche nell’energia luminosa: una (fotovoltaica) può essere immagazzinata come energia, mentre l’altra (termica) riscalda il pannello.

“Ma fino ad ora non era possibile discriminare tra i due, quindi per ottenere l’energia bisognava anche accettare il calore”, ha detto Strangi. “I nostri rivestimenti separano le due cose, determinando un aumento della produzione di energia nel breve termine e un aumento di sei volte della durata del pannello”.

La Case Western Reserve ha ottenuto un brevetto sui nuovi materiali, ha detto Strangi.

Il gruppo di ricerca – che comprende il professore di fisica della CWRU Michael Hinczewski e collaboratori del MIT, dell’Università dell’Arizona e dell’Università di Rochester – sta anche lavorando con collaboratori industriali negli Stati Uniti e in Finlandia per esplorare l’espansione della tecnologia.

I loro risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Comunicazioni sulla natura. Questo lavoro più recente si è basato sui risultati originali del gruppo, pubblicato nel 2021 in Natura Nanotecnologiasu quello che hanno soprannominato “rivestimenti ottici risonanti di Fano”.

L’eredità di luce di Ugo Fano

I nuovi materiali prendono il nome da Ugo Fano, un fisico italiano che lavorò con Enrico Fermi su esperimenti di fissione negli anni ’30.

Le intuizioni uniche di Fano riguardavano qualcosa chiamato “forme di linee spettrali”, o visualizzazione del cambiamento di energia in una molecola o anche in un singolo atomo. Il team di Strangi è stato in grado di manipolare le forme delle linee di Fano – quindi l’energia – delimitando stati discreti nel continuo utilizzando la fotonica a film sottile.

Altre applicazioni per la nuova ricerca sono varie: i nuovi progressi nella “colorazione strutturale” migliorerebbero le tecnologie di visualizzazione dei computer, aumenterebbero l’archiviazione dei dati, migliorerebbero le misure anticontraffazione e consentirebbero persino maggiori variazioni nell’arredamento, ha affermato Strangi.

Articolo della Case Western Reserve Universitytramite Newswise.