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 notre technologie et la rendrait plus durable.

Jusqu’à présent, les scientifiques avaient seulement une vue moyenne 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 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.

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. 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 XIX^e 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.

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.

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Ces publications sont disponibles sur ORBi ^lu : Thermodynamics with continuous information flow and The unlikely Carnot efficiency.