Nanolangoilla lämpö sähköksi tehokkaammin

New Warwickin yliopiston tutkimuksen mukaan lämpöä voidaan muuttaa sähköksi tehokkaammin käyttämällä atomin ohuita nanolankoja.

Warwickin fysiikan laitoksen tutkijat yhteistyössä Cambridgen ja Birminghamin yliopistojen kanssa ovat havainneet, että tehokkaimmat lämpösähköiset materiaalit voidaan toteuttaa muotoilemalla ne ohuimmiksi mahdollisiksi nanolangoiksi.

Tohtori Andrij Vasylenko, Warwickin yliopiston fysiikan laitokselta kommentoi: "Päinvastoin kuin kolmiulotteinen materiaali, eristetyt nanolangat johtavat vähemmän lämpöä ja enemmän sähköä samanaikaisesti. Nämä ainutlaatuiset ominaisuudet antavat ennennäkemättömän tehokkuuden lämmön/sähkön muuntamisesta yksidimensionaaleissa materiaaleissa."

Yhdistetyssä teoreettisessa ja kokeellisessa tutkimuksessa he kykenivät paitsi määrittämään suoran riippuvuuden mallin koosta ja nanorakenteesta saadusta rakenteesta, mutta myös osoittamaan, kuinka tätä tekniikkaa voidaan käyttää termosähköisen tehokkuuden säätelyyn tinatelluridin muokatussa nanolangassa, joiden halkaisija on 1-2 atomia.

Tutkijoiden mukaan tämä avaa mahdollisuuden uuden sukupolven lämpösähköisten generaattoreiden luomiseen, mutta myös vaihtoehtoisten ehdokasmateriaalien etsimiseen termosähköisille runsaiden ja myrkyttömien kemiallisten alkuaineiden joukosta."

Toisaalla MIT:n tutkijat ovat löytäneet keinon lisätä merkittävästi lämpösähköistä tehokkuutta topologisten puolimetallien tutkimuksen kautta.

Päinvastoin kuin useimmilla kiinteillä materiaaleilla topologisilla puolimetalleilla ei ole kaistaeroa. Se mahdollistaa elektronien siirtymisen helposti korkeampiin energiakaistoihin kuumennettaessa. Mutta myös aukot kerääntyvät materiaalin kylmälle puolelle ja siten kumoavat elektronien vaikutuksen mikä tuottaa lopulta hyvin vähän energiaa.

Tutkimuksissa, jotka eivät liittyneet toisiinsa, huomattiin että vahvassa magneettikentässä elektronit ja aukot voi saada liikkumaan vastakkaisiin suuntiin. Magneettikentän tosin pitää olla äärimmäisen vahva ja tutkijoiden seuraava tavoite onkin toteuttaa ilmiö realistisimmilla magneettikentillä.