Rendere il calore programmabile suona come qualcosa uscito da un film di fantascienza, eppure un gruppo di ricercatori della Osaka Metropolitan University ha fatto esattamente questo. Ha sviluppato un materiale innovativo capace di dirigere la radiazione termica su richiesta, cambiare modalità operative e persino memorizzare le proprie impostazioni senza bisogno di alimentazione continua. Roba che, fino a poco tempo fa, sembrava fuori portata.

Il punto di partenza è un problema noto da sempre nella fisica dei materiali. Nella stragrande maggioranza delle superfici, il modo in cui il calore viene assorbito e quello in cui viene emesso sono legati a doppio filo. Se una superficie assorbe energia termica in modo efficiente da una certa direzione, la emette nella stessa identica maniera. Questo principio, chiamato reciprocità, ha rappresentato per decenni un ostacolo enorme per chiunque volesse controllare in modo indipendente i flussi di calore. Separare questi due processi significherebbe poter assorbire energia da un lato e rilasciarla dall’altro, con ricadute enormi su gestione termica, conversione energetica e tecnologie a infrarossi.

Come funziona questo materiale programmabile

Il team guidato dal Professor Koichi Okamoto e dal Dottor Shunsuke Murai ha combinato un materiale magneto-ottico con un materiale a cambiamento di fase noto come GST. Il risultato è un dispositivo che può controllare la direzione in cui il calore viene irradiato, attivare o disattivare questo comportamento e, cosa notevole, conservare la propria configurazione anche dopo lo spegnimento. In pratica, permette di programmare il calore un po’ come si fa con i dati dentro un chip. “Abbiamo fatto sì che la radiazione termica si comporti in modo più intelligente,” ha spiegato Murai. La portata di tutto questo è significativa: emettitori a infrarossi più efficienti, sensori termici di nuova generazione, dispositivi di memoria fotonica che archiviano informazioni usando luce e calore al posto delle cariche elettriche.

E c’è un altro aspetto che merita attenzione. I sistemi precedenti richiedevano che la luce colpisse il materiale con angolazioni molto ripide per ottenere effetti simili, sacrificando parecchio in termini di efficienza. Il nuovo design funziona anche quando la luce arriva quasi perpendicolarmente alla superficie. Inoltre, le tecnologie esistenti soffrivano di commutazioni instabili tra gli stati “acceso” e “spento” e perdevano la configurazione memorizzata una volta tolta l’alimentazione. Questo materiale programmabile supera entrambi i limiti.

Verso dispositivi termici intelligenti

La visione dei ricercatori va ben oltre il singolo esperimento. L’obiettivo dichiarato è arrivare a dispositivi compatti capaci di gestire il calore con la stessa precisione con cui i circuiti elettronici controllano il flusso di elettricità. “Questi dispositivi potrebbero essere utilizzati in sensori a infrarossi più intelligenti, sistemi energetici più efficienti e nuovi tipi di memoria fotonica,” ha dichiarato il Professor Okamoto. Lo studio, pubblicato sulla rivista Laser and Photonics Reviews nel luglio 2026, rappresenta un passo concreto verso quella che potrebbe diventare una rivoluzione silenziosa nel modo in cui progettiamo la tecnologia termica. Non si tratta più solo di dissipare il calore o isolarlo. Si tratta di renderlo programmabile, controllabile, quasi addomesticabile. E questo cambia parecchie cose.

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Ridurre gli sprechi energetici nei data center è una delle sfide più urgenti del mondo tech, e un nuovo chip progettato alla University of California San Diego potrebbe rappresentare una svolta concreta. Il gruppo di ricerca guidato dal professor Patrick Mercier ha sviluppato un approccio diverso alla conversione di potenza per le GPU, quei processori grafici che oggi sono il cuore pulsante dell’intelligenza artificiale e del calcolo ad alte prestazioni. I risultati, pubblicati su Nature Communications nell’aprile 2026, parlano chiaro: il prototipo ha raggiunto un’efficienza di picco del 96,2% nella conversione da 48 volt a 4,8 volt, con una capacità di erogazione di corrente quattro volte superiore rispetto ai tentativi precedenti.

Il problema di partenza è noto a chiunque lavori nel settore. L’elettricità nei data center viene distribuita a 48 volt, ma le GPU funzionano a tensioni molto più basse, generalmente tra 1 e 5 volt. Gestire questo salto enorme con i convertitori tradizionali, basati su componenti magnetici come gli induttori, sta diventando sempre più complicato. Come ha spiegato lo stesso Mercier, i convertitori induttivi sono stati perfezionati a tal punto che ormai non resta quasi più margine di miglioramento.

Risonatori piezoelettrici: la strada alternativa

Ed è qui che entra in gioco l’idea più interessante del progetto. Invece di puntare ancora sui componenti magnetici, il team ha scommesso sui risonatori piezoelettrici, dispositivi che accumulano e trasferiscono energia attraverso vibrazioni meccaniche. Sulla carta, offrono vantaggi enormi: dimensioni ridotte, maggiore densità energetica e potenziale di produzione su larga scala. Il problema, fino a oggi, era che le versioni precedenti di convertitori piezoelettrici non riuscivano a mantenere buone prestazioni quando la differenza tra tensione in ingresso e in uscita diventava significativa.

La soluzione trovata dai ricercatori è un design ibrido. Il chip combina un risonatore piezoelettrico con piccoli condensatori disponibili in commercio, disposti in una configurazione studiata per creare più percorsi attraverso cui l’energia può fluire. Questo riduce la potenza sprecata, alleggerisce il carico sul risonatore e migliora sia l’efficienza che la capacità di erogazione, il tutto con un aumento minimo delle dimensioni del chip.

Cosa manca prima dell’adozione nei data center

Sarebbe sbagliato dipingere tutto in modo troppo ottimistico. La tecnologia è ancora nelle fasi iniziali e ci sono ostacoli concreti da superare. Uno su tutti: i risonatori piezoelettrici vibrano fisicamente, il che significa che non possono essere saldati sulle schede elettroniche con le tecniche standard. Serviranno nuove strategie di integrazione per rendere questi componenti compatibili con i sistemi esistenti.

Il team sta già lavorando su materiali migliori, circuiti più raffinati e metodi di assemblaggio innovativi. Mercier non ha nascosto che i convertitori piezoelettrici non sono ancora pronti a sostituire le tecnologie attuali, ma ha sottolineato che la traiettoria di miglioramento è promettente. E in un’epoca in cui i data center consumano quantità crescenti di energia, ogni punto percentuale di efficienza guadagnato nella conversione di potenza può tradursi in risparmi enormi su scala globale. Questo chip, per quanto ancora acerbo, indica una direzione che vale la pena seguire con attenzione.

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