Впервые в мире: ученые добывают электричество из тепла весьма необычным способом

Ученые совершили прорыв в генерировании энергии — он знаменует собой первую демонстрацию поперечного термоэлектрического преобразования.

Исследователи из Токийского университета естественных наук продемонстрировали поперечное термоэлектрическое преобразование в дисилициде вольфрама (WSi2), открывая перспективы для разработки более эффективных термоэлектрических устройств. В ходе исследования были изучены транспортные свойства монокристаллов WSi2 с использованием экспериментов и компьютерного моделирования.

Они измерили термоэлектродвижущую силу, электрическое сопротивление и теплопроводность вдоль двух кристаллографических осей при низких температурах. Результаты показали, что уникальная электронная структура WSi2, включающая смешанные размерные поверхности Ферми, определяет направление проводимости. В частности, электроны образуют квазиодномерные поверхности Ферми, тогда как дырки — квазидвумерные. Эта структура создаёт направление-зависимую проводимость, что и обуславливает эффект поперечного термоэлектрического преобразования (TTE).

Градиент температуры, приложенный под углом 45 градусов к кристаллографической оси, позволил продемонстрировать TTE. Уникальные свойства проводимости обусловлены скоростью рассеяния носителей заряда, зависящей от зоны, и несовершенствами кристаллической решётки. Моделирование, основанное на первых принципах, подтвердило, что различия в проводимости между образцами возникают из-за этих несовершенств.

Результаты исследования открывают перспективы для разработки материалов с улучшенными термоэлектрическими характеристиками, что может стать основой для более эффективных энергоконвертирующих технологий.

Источник: Interesting Engineering