p Os físicos descobriram novas propriedades radicais em um nanomaterial que abre novas possibilidades para células termofotovoltaicas altamente eficientes, que poderia um dia colher calor no escuro e transformá-lo em eletricidade. p A equipe de pesquisa da Australian National University (ARC Center of Excellence CUDOS) e da University of California Berkeley demonstrou um novo material artificial, ou metamaterial, que brilha de forma incomum quando aquecido.

p As descobertas podem levar a uma revolução no desenvolvimento de células que convertem o calor irradiado em eletricidade, conhecidas como células termofotovoltaicas.

p "As células termofotovoltaicas têm potencial para ser muito mais eficientes do que as células solares, "disse o Dr. Sergey Kruk da Escola de Pesquisa de Física e Engenharia ANU.

p "Nosso metamaterial supera vários obstáculos e pode ajudar a desbloquear o potencial das células termofotovoltaicas."

p Prevê-se que as células termofotovoltaicas sejam mais de duas vezes mais eficientes do que as células solares convencionais. Eles não precisam de luz solar direta para gerar eletricidade, e, em vez disso, pode coletar calor de seus arredores na forma de radiação infravermelha.

p Eles também podem ser combinados com um queimador para produzir energia sob demanda ou podem reciclar o calor irradiado por motores quentes.

p A pesquisa é publicada em Nature Communications .

p O metamaterial da equipe, feito de minúsculas estruturas nanoscópicas de ouro e fluoreto de magnésio, irradia calor em direções específicas. A geometria do metamaterial também pode ser ajustada para emitir radiação em uma faixa espectral específica, em contraste com os materiais padrão que emitem seu calor em todas as direções como uma ampla faixa de comprimentos de onda infravermelhos. Isso o torna ideal para uso como um emissor emparelhado com uma célula termofotovoltaica.

p O projeto começou quando o Dr. Kruk previu que o novo metamaterial teria essas propriedades surpreendentes. A equipe ANU então trabalhou com cientistas da Universidade da Califórnia em Berkeley, que têm experiência única na fabricação de tais materiais.

p “Para fabricar este material, a equipe de Berkeley estava operando na vanguarda das possibilidades tecnológicas, "Dr. Kruk disse.

p "O tamanho do bloco de construção individual do metamaterial é tão pequeno que caberíamos mais de 12 mil deles no corte transversal de um fio de cabelo humano."

p A chave para o comportamento notável do metamaterial é sua nova propriedade física, dispersão hiperbólica magnética. A dispersão descreve as interações da luz com os materiais e pode ser visualizada como uma superfície tridimensional que representa como a radiação eletromagnética se propaga em diferentes direções. Para materiais naturais, como vidro ou cristais, as superfícies de dispersão têm formas simples, esférico ou elipsoidal.

p A dispersão do novo metamaterial é drasticamente diferente e assume forma hiperbólica. Isso surge das interações notavelmente fortes do material com o componente magnético da luz.

p A eficiência das células termovoltaicas baseadas no metamaterial pode ser melhorada ainda mais se o emissor e o receptor tiverem apenas uma lacuna nanoscópica entre eles. Nesta configuração, a transferência de calor radiativo entre eles pode ser mais de dez vezes mais eficiente do que entre materiais convencionais.