L'idea di una batteria che non si scarica mai, capace di alimentare dispositivi per decenni o addirittura secoli, sembra uscita da un racconto di fantascienza, eppure un gruppo di ricerca presso il Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) in Corea del Sud, guidato dal professore Su-Il In, ha compiuto un passo da gigante in questa direzione.
Il team ha sviluppato un nuovo tipo di batteria nucleare, chiamata cella betavoltaica a perovskite (PBC), che potrebbe alimentare piccoli dispositivi per un tempo quasi illimitato aprendo scenari impensabili per la medicina, l'esplorazione spaziale e l'elettronica in ambienti estremi.
Il cuore di questa novità risiede nella scelta del "carburante": il carbonio-14. Questo isotopo radioattivo del carbonio, noto anche come radiocarbonio, emette particelle beta, ovvero elettroni ad alta energia. Il professor In ha spiegato di aver scelto proprio questo materiale perché emette esclusivamente raggi beta, che non sono in grado di penetrare la pelle umana e possono essere completamente schermati da un sottile strato di alluminio. Questo rende la tecnologia intrinsecamente sicura per l'uso biologico. Inoltre, il carbonio-14 è un sottoprodotto comune dei reattori nucleari, il che lo rende ampiamente disponibile e a basso costo. Grazie al suo lentissimo decadimento, potrebbe fornire energia costante per centinaia, se non migliaia, di anni.
La vera svolta tecnologica, però, è stata l'integrazione di questo elemento con i materiali a perovskite, un'operazione mai riuscita prima d'ora in una cella betavoltaica. I ricercatori hanno utilizzato nanoparticelle di carbonio-14 e punti quantici come elettrodi, inserendoli in un dispositivo insieme a una pellicola di perovskite. Quest'ultima è stata trattata con speciali additivi a base di cloro che ne hanno rafforzato la struttura cristallina, rendendola molto più stabile ed efficiente nel trasportare le cariche elettriche. I risultati sono stati sbalorditivi: i test hanno mostrato un miglioramento della mobilità degli elettroni di circa 56.000 volte rispetto ai modelli precedenti.
Per ottimizzare la conversione dell'energia, il team ha preso in prestito una tecnologia dalle celle solari, utilizzando un semiconduttore a biossido di titanio potenziato con un colorante a base di rutenio. Quando i raggi beta del carbonio-14 colpiscono questo colorante, innescano una reazione a catena, una sorta di "valanga" di elettroni che vengono poi catturati dal biossido di titanio per generare corrente elettrica.
Grazie a questo ingegnoso sistema e al posizionamento del carbonio-14 sia nell'anodo che nel catodo, l'efficienza di conversione energetica è balzata dallo 0,48% dei vecchi prototipi a un notevole 2,86%. Sebbene la potenza generata sia ancora inferiore a quella delle comuni batterie agli ioni di litio, questo risultato dimostra la fattibilità pratica della tecnologia. Come afferma il professor In, "questa ricerca segna la prima dimostrazione al mondo della fattibilità pratica delle celle betavoltaiche". L'obiettivo ora è accelerare la commercializzazione, puntando a un'ulteriore miniaturizzazione per poter, un giorno, "inserire energia nucleare sicura in dispositivi delle dimensioni di un dito", dai pacemaker alle sonde spaziali.
GCC Pokémon Pocket, la rivoluzione per gli scambi ha una data: come funzioneranno