Rivoluzione nell’elettronica: una ricerca fa luce sul calore prodotto da telefoni e pc

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Sta per terminare un grande e ambizioso progetto di ricerca di Matematica dal titolo “Sistemi di particelle interagenti e processi stocastici“, coordinato dal prof. Cristian Giardinà di Unimore (Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia) che potrebbe rivoluzionare la costruzione di tutti i dispositivi elettronici producono calore, come telefonini e computer. Finanziato dal MIUR, con la concessione di un contributo di 900.000 euro, 600mila dei quali destinati ad Unimore, il progetto iniziato nel 2012 e conclusosi quest’anno si è posto l’obiettivo di indagare i fenomeni fisici di non-equilibrio (per esempio il trasporto del calore) attraverso modelli matematici (i sistemi di particelle) e tecniche di natura probabilistica (i processi stocastici).

L’ambizione – spiega il coordinatore del progetto prof. Cristian Giardinà di Unimoreè quella di poter arrivare a produrre una teoria matematica dei fenomeni di non-equilibrio che abbia ricadute applicative. Dai nostri studi – continua Giardinà – emerge che le leggi empiriche del trasporto (come la legge di Fourier) non sono valide in sistemi uni-dimensionali, cioè in sistemi con una sola dimensione spaziale. Si immagini di rendere la barra così piccola (sulla scala del nanometro) da renderla indistinguibile da una linea. Ebbene la legge di Fourier non è più’ valida! Il nostro studio teorico – precisa – permette di fare previsioni sulle nuove leggi del trasporto in questo tipo di materiali che si candidano a rivoluzionare l’elettronica dei prossimi decenni. Quello che emerge è che il flusso di calore nella barra non è solo proporzionale al gradiente di temperatura ma anche alla lunghezza della “barra”. In altri termini, la predizione teorica dei nostri modelli è che la conducibilità termica del grafene possa essere controllata attraverso la sua lunghezza. Se la previsione sarà confermata il vantaggio nella costruzione di tutti i dispositivi elettronici (telefonini, computer, etc) che dissipano calore sarà immenso“.

In questi anni il progetto – aggiunge Cristian Giardinà – ha permesso di creare uno stimolante ambiente di ricerca, di cui hanno potuto approfittare gli studenti, i dottorandi ed i ricercatori di Unimore, tanto che alcuni di essi oggi hanno conquistato posizioni accademiche in alcune delle più prestigiose università straniere: 2 al Politecnico di Delft (Olanda), 1 all’Università di Bochum (Germania) e 1 all’Università di Nottingham“. A livello Unimore il gruppo di lavoro era composto, oltre che dal prof. Cristian Giardinà del Dipartimento di Scienze Fisiche Informatiche e Matematiche – FIM, anche dal prof. Claudio Giberti del Dipartimento di Scienze Metodi dell’Ingegneria – DISMI e dalla prof.ssa Cecilia Vernia del FIM. Cristian Giardinà è professore Associato di Fisica Matematica dal 2010 presso l’Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia.