Специалисты МТИ обнаружили способ в 3 раза повысить эффективность термоэлектрических устройств при помощи топологических материалов с уникальными, превосходящими современные аналоги свойствами.
«Мы обнаружили, что можем раздвинуть границы этого наноструктурного материала таким образом, что он станет хорошим термоэлектрическим материалом, лучшим, чем традиционные полупроводники вроде кремния, — говорит Тэхуань Лю, автор опубликованной в PNAS статьи. — В конце концов, он может стать чистым способом превращения тепла в электричество, что уменьшит эмиссию углекислого газа».
Наркоз нарушает нейронные связи мозга
Идеи
Термоэлектрические устройства превращают разницу температур в электричество и наоборот, меняя температуру под воздействием электричества. Сегодня они применяются в относительно маломощных системах, например, в датчиках трубопровода, в качестве аккумуляторов автономной подпитки в космических зондах и для охлаждения минихолодильников.
Для того чтобы ответить на вопрос, можно ли увеличить мощность этих устройств и как это согласуется с топологическими свойствами их материалов, Лю и его коллеги изучили теплоэлектрические свойства теллурида олова, смоделировав движение электронов через него и измерив показатель средней длины свободного пробега, расстояния, которое электрон с данной энергией свободно пройдет в материале, прежде чем будет рассеян каким-нибудь объектами или дефектами.
Фастфуд вызывает долгосрочные нарушения иммунной системы
Кейсы
Результаты измерений показали, что у высокоэнергетических электронов короче средняя длина свободного пробега, а более низкоэнергетических она длиннее. Кроме того, ученые обнаружили, что способность материала проводить электричество при градиенте температур сильно зависит от энергии электрона. В частности, что низкоэнергетические электроны негативно влияют на разницу напряжения.
Следующим шагом для исследователей стало уменьшение диаметра отдельных частиц теллурида олова до 10 нм, что привело к увеличению разницы напряжения и в 3 раза увеличило объем выработанного электричества.
Теллурид олова — всего лишь один из примеров топологических материалов. Если ученым удастся определить идеальный размер частиц для каждого из них, они скоро станут практичной и экономически выгодной технологией получения чистой энергии, пишет MIT News.
Химики предложили новую теорию возникновения жизни
Идеи
Топологический металл с уникальной электронной структурой обнаружили в 2016 году американские физики. Тетрастаннид платины отличается не только высокой плотностью электронов, но и множеством близко расположенных точек Дирака.