04/02/2014 - Nouvelles clés sur le comportement thermodynamique des nanosystèmes

Menéame

L’énergie que perdent les petits systèmes, tels que nano-organismes, peut être crucial pour que ce type de système fonctionne de manière optimale. Selon les principes de la thermodynamique, l’application de la théorie de la stabilité et de la mécanique statistique classique à la description de petits systèmes dans des conditions externes qui les déstabilisent montre une production constante de chaleur lorsque le système oscille entre deux configurations structurelles ou phases thermodynamiques.

Une étude publiée dans la revue Physical Review E, signé par Augustin Pérez, du Département de physique fondamentale de la Université de Barcelone, e Ivan Santamaría, de la Universidad Nacional Autónoma de México, analyse les implications de la forme finie d’un système sur son comportement thermodynamique.

Les résultats de la recherche suscitent un grand intérêt, car ils sous-tendent la validité de la dynamique de production et de conversion de l’énergie en nanotechnologies. Des applications possibles ont récemment été décrites dans les nanogénérateurs d’énergie, les systèmes à effet pyroélectrique et les systèmes de stockage d’énergie électrique, comme les piles à combustible, explique Agustín Pérez.

Lorsqu'un système macroscopique est soumis à des conditions déstabilisatrices, il est séparé en deux ou plusieurs phases qui peuvent coexister en équilibre. Cela génère des interphases et, finalement, de nouveaux systèmes thermodynamiques émergent.

Toutefois, si le système est fini et suffisamment petit, comme c’est le cas pour les nanosystèmes, la formation d’une interface pourrait entraîner un coût énergétique excessif et donc être défavorable sur le plan énergétique. Ainsi, le système restera à l’état d’équilibre très sensible aux fluctuations. Étant donné que les paramètres thermodynamiques des deux états diffèrent de ceux des conditions extérieures, une force thermodynamique appelée oscillation critiqueLa recherche permet de prédire que ce comportement particulier des petits systèmes soutient la dynamique de production, de stockage et de conversion de l’énergie en nanotechnologies.

Article:

I. Santamaría-Holek, A. Pérez-Madrid. »Thermostatistical Description of Small Systems in Non-Equilibrium Conditions: Energy Conversion and Harvesting». Physical Review E, 30 de enero de 2014. DOI: DOI: 10.1103/PhysRevE.89.012144

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Université de Barcelone

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