I tetti bianchi brillanti sono stati utilizzati per riflettere la luce solare e ed evitare il surriscaldamento delle abitazioni fin dai tempi dagli antichi greci. Oggi, i ricercatori della California hanno utilizzato un approccio moderno per il raffreddamento delle abitazioni. In particolare essi hanno creato un nuovo rivestimento multistrato per il raffreddamento degli ambienti in modo bifunzionale. In primo luogo, tale rivestimento riflette quasi tutta l’energia proveniente dalla luce del sole. In secondo luogo, assorbe il calore (ad esempio, da un edificio sottostante) e lo irradia verso l’esterno senza riscaldare l’aria circostante. Poiché la nuova tecnologia non richiede l’elettricità, potrebbe ridurre drasticamente il costo di condizionamento degli edifici, una applicazione che consuma quasi il 15% di tutta l’elettricità utilizzata negli Stati Uniti. La funzionalità di tale rivestimento relativa alla riflessione del calore è intuiva, basta pensare ad una immagine riflessa in uno specchio, la seconda parte, quella relativa alla irradiazione del calore e di più difficile interpretazione. Tuttavia basta pensare che edifici, alberi e persone irradiano calore sotto forma di luce infrarossa, ovvero quel bagliore che si vede utilizzando occhiali per la visione notturna. Tipicamente la radiazione infrarossa è compresa in un ampio intervallo di lunghezze d’onda tra i 6 e 30 micrometri. Poiché le molecole nell’aria assorbono nella parte inferiore e superiore di tale intervallo, la radiazione riscalda l’ambiente circostante. Se invece si considera una lunghezza d’onda compresa tra 8 e 13 micrometri, le radiazioni attraversano l’aria senza riscaldarla.
Così un gruppo di ricercatori guidati da Shanhui Fan, un ingegnere elettrico presso la Stanford University di Palo Alto, in California, sono stati in grado di creare un rivestimento a specchio capace anche di irradiare energia ad elevate lunghezze d’onda. Non esiste un materiale naturale che riflette le lunghezze d’onda solari, ma è anche radiativo in lunghezze d’onda termica tali da non riscaldare l’atmosfera.
Per progettare un tale materiale, Fan e il suo team hanno creato uno stack a sette livelli alternando biossido di silicio (SiO2) e biossido di afnio (HfO2). Il materiale multi layer viene fatto crescere sulla superficie di un wafer di silicio delle dimensioni di un piatto di torta, e ricoperto con uno strato di argento sottile che agisce come un un buon riflettore iniziale. I primi quattro strati ultrasottili di SiO2 e HfO2 sono stati progettati per riflettere quasi tutta la luce incidente non riflessa dall’argento. Insieme questi cinque strati riflettono il 97% dell’energia in entrata. Gli strati sul fondo invece sono costituiti da due spessi strati di SiO2 separati da uno spesso strato HfO2 tali strati fungono come radiatori, assorbendo calore (dal basso) e riemettendo energia a lunghezze d’onda compresa tra gli 8 e i 13 micrometri. In vari test, il rivestimento si surriscalda meno di 5 ° C, anche in pieno sole. Tale idea risulta innovativa e molto semplice, tuttavia resta solo da capire se è applicabile su scala industriale.
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