Эффективность термоэлектриков удвоили за счет атомов-заключенных

Зеркальная печь, использованная в работе
Фото: TU Vienna
Физик Андрей Прокофьев и его коллеги из Венского технического университета обнаружили, что некоторые термоэлектрики (вещества, преобразующие теплоту в электричество) могут быть вдвое более эффективными, если в их кристаллической решетке присутствуют захваченные атомы редкоземельных металлов. Исследование опубликовано в журнале Nature Materials, кратко его содержание приводится в пресс-релизе университета.
В качестве перспективных термоэлектриков ученые рассматривали клатраты вещества, способные захватывать чужеродные атомы и молекулы внутри полостей своей кристаллической решетки. Клатраты обладают одним из важных для термоэлектрика свойств они плохо проводят тепло. Электрические же свойства этих веществ во многом зависят от того, какие атомы заключены в их полостях.
Используя особую зеркальную печь, ученым удалось впервые поймать в полости, образованные барием, кремнием и золотом атомы церия, которые обладают сильными магнитными свойствами. По словам авторов, при этом между захваченными атомами и их окружением возникли квантовые спиновые взаимодействия, подобные тем, что ранее были описаны для объяснения эффекта Кондо. В получившемся веществе такие взаимодействия привели к тому, что термоэлектрическая эффективность клатрата увеличилась почти вдвое.
Термоэлектрики имеют важное значение в технике, так как их использование позволяет перевести тепловые потери практически любых механизмов в электричество. Кроме того, термоэлектрики используются для производства электричества в автономных атомных батареях, установленных, например, на марсоходе Кьюриосити.
Для наиболее эффективной работы термоэлектрики должны обладать необычными свойствами: максимальной электропроводностью при минимальной теплопроводности. Недавно увеличить эффективность классического термоэлектрика, теллурида свинца, удалось за счет того, что ему была придана особая микроструктура, которая снизила теплопроводность вещества и при этом не повлияла на его сопротивление.

Источник: 
Lenta.Ru