Dies ist nicht das erste Mal, dass die "transversale Thermoelektrizität" nachgewiesen wurde, aber laut den Forschern ist es das erste Mal, dass eine bemerkenswerte Effizienz gezeigt wurde.
Es funktioniert, wenn die interne Struktur des Re4Si7 Der Kristall befindet sich in einem bestimmten Winkel zum Wärmestrom, wodurch sich Elektronen und Löcher trennen und im rechten Winkel zur Wärme in entgegengesetzte Richtungen wandern. Bei herkömmlichen thermoelektrischen Generatoren bewegen sich die Ladungsträger entlang der Wärmestromachse.
„Dies ist das erste Mal, dass sich gezeigt hat, dass ein solches Gerät machbar ist“, sagte Chemieprofessor Joshua Goldberger. „Wir haben gezeigt, dass diese Materialien genauso effektiv sind wie herkömmliche thermoelektrische Generatoren Technologie, mit Wirkungsgraden, die um Größenordnungen höher sind als bei allen früheren Quervorrichtungen. Diese Verbindung ist genauso gut wie das, was man im Handel kaufen kann.“
Vor zwei Jahren entdeckte dasselbe Team unerwartete Eigenschaften in einer anderen Verbindung, die es Elektronen und Löchern ermöglichten, „entlang einer Nord-Süd-Autobahn für eine Ladung und einer Ost-West-Autobahn für die andere zu laufen“ Universität.
Nach dieser Entdeckung durchkämmten die Forscher die Forschungen anderer Wissenschaftler, bei denen Kristalle gefunden worden waren, die dasselbe taten.
"Wir haben uns dafür interessiert, weil wir zunächst nicht realisiert haben, dass es existieren kann", sagte Goldberger. "Als wir herausfanden, dass es existieren könnte, haben wir wirklich versucht, diese Materialien zu finden."
Jetzt haben sie experimentell 15 Materialien mit diesen Eigenschaften aus den über 110,000 international katalogisierten Kristallstrukturen bestätigt.
„Einige wurden entdeckt, aber keine wurde für die Funktionalität ausgenutzt. Wir haben festgestellt, dass wir tatsächlich etwas damit anfangen können “, sagte Wolfgang Windl, Professor für Materialwissenschaft in Ohio. "Alles, was wir tun müssen, ist, Drähte an ein Ende zu legen und den Kristall auf eine bestimmte Weise auszurichten. Plötzlich haben wir einen Stromgenerator ohne bewegliche Teile."
Der Bundesstaat Ohio arbeitete mit der University of Illinois in Urbana-Champaign zusammen.
Die Arbeit wird in "Hocheffiziente thermoelektrische Quervorrichtungen mit Re4Si7-Kristallen" behandelt, die in Energy & Environmental Science veröffentlicht wurden.