Elektronische apparaten verspillen veel energie door nutteloze warmte te produceren. Dit is een van de belangrijkste redenen waarom onze mobiele telefoons zo snel batterijvermogen verbruiken. Onderzoekers van de Universiteit van Luxemburg hebben een sprong voorwaarts gemaakt om te begrijpen hoe dit gebeurt en hoe dit afval kan worden verminderd door energiestromen op moleculair niveau te beheersen. Dit zou onze technologie goedkoper in gebruik en duurzamer maken.

Tot nu, wetenschappers hadden slechts een gemiddeld beeld van de energieconversie-efficiëntie in nano-apparaten. Voor de eerste keer, een vollediger beeld is beschreven dankzij onderzoek van de Universiteit van Luxemburg. "We ontdekten universele eigenschappen over de manier waarop de energie-efficiëntie van nanosystemen fluctueert, ", legt prof. Massimiliano Esposito van de onderzoekseenheid Natuurkunde en Materialen van de Universiteit van Luxemburg uit. Met behulp van deze kennis zal het mogelijk zijn om energiestromen nauwkeuriger te regelen, dus afval snijden.

Deze energiecontroles zouden kunnen worden bereikt door een technologische regelaar die het natuurlijke proces zou voorkomen waarbij warmte die in een deel van een apparaat wordt gegenereerd, verloren gaat wanneer deze zich naar koelere gebieden verspreidt. Met andere woorden, dit voegt interessante nuances toe aan de tweede wet van de thermodynamica, een van de fundamentele theorieën in de natuurkunde. Dit theoretische begrip van het reguleren van energiestromen brengt "Maxwell's demon" tot leven, een begrip geïntroduceerd door de grote 19e-eeuwse wiskundige en natuurkundige James Clerk Maxwell. Hij stelde zich voor dat deze "demon" de natuurwetten zou kunnen omverwerpen door koude deeltjes naar hete gebieden te laten stromen.

Twee recente artikelen gepubliceerd in zeer gerespecteerde wetenschappelijke tijdschriften ( Fysieke beoordeling X en Natuurcommunicatie ) beschrijven deze bevindingen. Het onderzoeksteam onder Prof. Esposito gebruikte wiskundige modellen om tot deze conclusies te komen. Deze ideeën zullen in het laboratorium in de praktijk worden gebracht voordat eventuele praktische technologische toepassingen worden ontwikkeld.