Ilaria Rosella Pagliaro Attraverso l'uso del cavallo degli scacchi, i fisici hanno creato labirinti intricati che potrebbero risolvere problemi globali pressanti, semplificando processi industriali quali la cattura del carbonio e la produzione di fertilizzanti, migliorando l'efficienza e l'adsorbimento dei quasicristalli
©University of Bristol
Un gruppo di fisici ha utilizzato il gioco degli scacchi per creare una serie di labirinti complessi che potrebbero aiutare a risolvere alcuni dei problemi più grandi del mondo. I loro labirinti, ispirati dai movimenti del cavallo sulla scacchiera, potrebbero semplificare processi industriali come la cattura del carbonio e la produzione di fertilizzanti. Lo studio è stato accettato per la pubblicazione su una rivista scientifica e si trova online.
Il dottor Felix Flicker dell’Università di Bristol ha spiegato che le linee create formavano labirinti molto complessi:
Le dimensioni dei labirinti crescono esponenzialmente e ce ne sono un numero infinito.
Il cavallo degli scacchi si muove su ogni casella della scacchiera una sola volta, formando un “ciclo hamiltoniano,” un percorso che attraversa ogni punto una sola volta.
I fisici hanno creato infiniti cicli hamiltoniani in strutture irregolari che descrivono i quasicristalli, una materia esotica. Gli atomi nei quasicristalli sono disposti diversamente rispetto ai cristalli normali come il sale. Mentre i cristalli si ripetono a intervalli regolari, i quasicristalli no: possono essere descritti come sezioni di cristalli in sei dimensioni, invece che tre.
Applicazioni pratiche dei labirinti atomici
I cicli hamiltoniani del gruppo visitano ogni atomo sulla superficie dei quasicristalli una sola volta, formando percorsi unici. Questi percorsi possono essere tracciati con una punta di microscopio atomica senza sollevarsi o incrociarsi, rendendoli utili nella microscopia a scansione, che visualizza singoli atomi. I cicli hamiltoniani sono i percorsi più veloci per il microscopio, facilitando la produzione di immagini.
Il dottor Flicker ha aggiunto che alcuni quasicristalli rendono il problema sorprendentemente semplice:
In questo contesto, rendiamo trattabili problemi apparentemente impossibili, con applicazioni pratiche in diversi ambiti scientifici.
Un esempio è l’adsorbimento, un processo in cui le molecole si attaccano alle superfici dei cristalli. Se gli atomi di una superficie seguono un ciclo hamiltoniano, molecole flessibili possono posizionarsi con efficienza lungo questi labirinti atomici.
I risultati mostrano che i quasicristalli possono essere assorbitori altamente efficienti, utili nella cattura e stoccaggio del carbonio, impedendo alle molecole di CO2 di entrare nell’atmosfera. La coautrice Shobhna Singh ha dichiarato che i quasicristalli potrebbero essere migliori dei cristalli per alcune applicazioni di adsorbimento. Molecole flessibili troveranno più modi per aderire agli atomi irregolarmente disposti dei quasicristalli, che sono anche fragili e si rompono facilmente in grani minuscoli, massimizzando la superficie per l’adsorbimento.
Un adsorbimento efficiente potrebbe rendere i quasicristalli candidati sorprendenti come catalizzatori, aumentando l’efficienza industriale abbassando l’energia delle reazioni chimiche. L’adsorbimento è un passaggio chiave nel processo Haber di catalisi, utilizzato per produrre fertilizzanti all’ammoniaca per l’agricoltura.
Non vuoi perdere le nostre notizie?
- Iscriviti ai nostri canali Whatsapp e Telegram
- Siamo anche su Google News, attiva la stella per inserirci tra le fonti preferite
Fonte: Physical Review X
Ti potrebbe interessare anche:
