Já podemos colher eletricidade do calor da Terra usando tunelamento quântico, sugere estudo
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10 de fevereiro de 2018 Jaqueline Alves
Pesquisadores afirmaram ter descoberto uma maneira de coletar energia da Terra transformando o excesso de radiação infravermelha e calor desperdiçado em eletricidade funcional.
Basicamente, o conceito envolve um fenômeno da mecânica chamado tunelamento quântico, e a chave é a criação de uma antena especialmente projetada que pode detectar o calor desperdiçado ou infravermelho por meio de ondas eletromagnéticas de alta frequência, que serão transformadas em carga direta, segundo informações da Science Alert.
Há muita energia sendo desperdiçada na Terra, a maior parte dela por meio da luz solar que atinge a Terra e é absorvida pelas superfícies, oceanos e mares. Tudo isso provoca um aquecimento, que por sua vez, leva a um vazamento constante de radiação infravermelha, estimada em milhões de gigawatts por segundo.
No entanto, como os comprimentos de onda infravermelhos são muito curtos, para aproveitá-los precisamos de antenas específicas. Sabendo disso, a equipe de pesquisadores por trás do novo estudo, que foi publicado na revista Materials Today Energy, afirmou que o tunelamento quântico pode proporcionar o avanço necessário.
"Não há nenhum diodo comercial [importante componente elétrico] no mundo que possa operar em alta frequência", disse o pesquisador principal, Atif Shamim, da Universidade de Ciências e Tecnologia do Rei Abdullah (KAUST) na Arábia Saudita. "É por isso que nós voltamos para o tunelamento quântico".
O tunelamento quântico nada mais é do que um fenômeno bem estabelecido dentro da física quântica. Ele sugere que uma partícula pode atravessar uma barreira sem ter energia suficiente para fazê-lo. Um dos exemplos usados mais frequentemente é o de uma bola que rola por uma colina. Enquanto que na física clássica, a bola precisaria de uma certa quantidade de energia para atravessar a colina, na física quântica ela pode atravessá-la com menos energia, graças ao princípio da incerteza de posicionamento (Princípio da Incerteza de Heisenberg) que é a essência da mecânica quântica.
Então, quando falamos sobre a construção de antenas em nanoescala, o tunelamento quântico permitiria que os elétrons fossem movidos através de uma pequena barreira, mais especificamente por meio de um dispositivo de tunelamento, como um diodo metal-isolador-metal (MIM), que transformaria as ondas infravermelhas em corrente elétrica ao longo do caminho.
Os cientistas de fato conseguiram criar uma nanoantena em forma de laço, emparelhando o filme de isolamento fino entre dois braços metálicos ligeiramente sobreposto, feitos de ouro e titânio, e dando-lhes um dispositivo capaz de gerar os campos elétricos intensos necessários para o tunelamento.
"A parte mais desafiadora foi a sobreposição de nanoescala dos dois braços da antena, o que exigiu um alinhamento muito preciso", explicou um dos pesquisadores, Gaurav Jayaswal, da KAUST. "No entanto, ao combinar truques inteligentes com as ferramentas avançadas da KAUST, realizamos esse passo".
Enquanto os painéis solares convencionais que usamos atualmente só podem colher um pequeno pedaço do espectro da luz visível, o novo método provou ser capaz de aproveitar todo o excesso de radiação infravermelha. Logo, a descoberta representaria uma mudança revolucionária na produção de energia, segundo os pesquisadores.
Além disso, ao contrário das usinas de energia solar, as nanoantenas poderiam operar o tempo todo, independente do clima. Entretanto, o estudo em questão é, por enquanto, apenas um pequeno passo dentro dessa questão e muitos desafios técnicos ainda precisam ser superados. Por exemplo, a antena ainda não é muito eficiente em termos de energia. Mas, eventualmente, a técnica poderia fazer uma grande diferença.
"Poderíamos ter milhões desses dispositivos conectados para aumentar a geração geral de eletricidade", concluiu Shamim.
Destaques, Meio Ambientecalor, eletricidade, luz solar, terra, tunelamento quantico
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