(C) University of Luxembourg

« Nous avons découvert des propriétés universelles sur la façon dont l’efficacité énergétique fluctue dans les nanosystèmes », explique le Professeur Massimiliano Esposito.

Les appareils électroniques gaspillent beaucoup d’énergie en produisant une chaleur inutile. C’est une des principales raisons pour lesquelles nos téléphones portables épuisent si rapidement leur batterie.

Des chercheurs de l’Université du Luxembourg ont fait un bond en avant dans la compréhension de ce processus et de la façon dont ce gaspillage pourrait être réduit en contrôlant les flux d’énergie à l’échelle moléculaire. Cela diminuerait le coût d’utilisation de la technologie et la rendrait plus durable.

Contrôler les flux d’énergie dans les dispositifs nanotechnologiques de façon plus précise

Jusqu’à présent, les scientifiques avaient seulement une idée approximative de l’efficacité de la conversion d’énergie dans les dispositifs nanotechnologiques. Pour la première fois, une image plus détaillée a été établie grâce à l’étude de l’Université du Luxembourg.

« Nous avons découvert des propriétés universelles sur la façon dont l’efficacité énergétique fluctue dans les nanosystèmes », explique le Professeur Massimiliano Esposito, FNR ATTRACT Fellow au sein de l’unité de recherche Physique et Matériaux de l’Université du Luxembourg. En mettant ces connaissances à profit, il sera possible de contrôler les flux d’énergie de façon plus précise, réduisant ainsi le gaspillage.

Peut-on contredire les lois de la nature ?

Ces contrôles d’énergie pourraient être réalisés par un régulateur technologique qui empêcherait le processus naturel par lequel la chaleur générée dans une des parties d’un appareil est perdue en s’étendant aux parties plus froides. En d’autres termes, cela ajoute des nuances intéressantes au deuxième principe de thermodynamique, une des théories fondamentales de la physique (voir infobox).

La compréhension théorique de la manière de réguler les flux d’énergie donne vie au « démon de Maxwell », une notion introduite par le grand mathématicien et physicien du XIXe siècle James Clerk Maxwell. Il avait imaginé que ce « démon » pouvait contredire les lois de la nature en permettant à des particules froides d’affluer vers des zones chaudes.

Prochaine étape : tester la théorie en pratique dans le laboratoire

Deux articles récents publiés dans des revues scientifiques de grand renom (Physical Review X et Nature Communications) décrivent ces résultats. L’équipe de recherche du Professeur Esposito a utilisé des modèles mathématiques pour arriver à ces conclusions. Ces idées seront mises en pratique en laboratoire avant que d’éventuelles applications technologiques ne puissent être développées.

Auteur : Université de Luxembourg
Photo © Uni Luxemburg

 

Infobox

Molécule

Une molécule est une particule composée de deux ou plusieurs atomes et est maintenu par des liaisons chimiques.

Second principe de la thermodynamique

La thermodynamique est une partie de la physique qui traite de la chaleur et de l'énergie. Elle est basé sur plusieurs lois qui décrivent comment la chaleur et de l'énergie peuvent se comporter dans un système défini. Le second principe de la thermodynamique explique entre autre que la chaleur va toujours spontanément du chaud vers le froid. L'inverse est possible uniquement avec l'aide de travail, à savoir l'approvisionnement en énergie.

Publications

Les articles « Thermodynamics with continuous information flow » tel que publié dans la « Physical Review X » et « The unlikely Carnot efficiency » tel que publié dans « Nature Communications » peuvent être consultés ici et ici.

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