Um novo dispositivo que está sendo desenvolvido pelo físico da Universidade do Estado de Washington, Yi Gu, pode um dia transformar o calor gerado por uma ampla gama de eletrônicos em uma fonte de combustível utilizável.

O dispositivo é um multicomponente, material composto multicamadas denominado diodo van der Waals Schottky. Ele converte calor em eletricidade com até três vezes mais eficiência do que o silício - um material semicondutor amplamente utilizado na indústria eletrônica. Embora ainda em um estágio inicial de desenvolvimento, o novo diodo poderia eventualmente fornecer uma fonte extra de energia para tudo, de smartphones a automóveis.

"A capacidade do nosso diodo de converter calor em eletricidade é muito grande em comparação com outros materiais a granel usados ​​atualmente na eletrônica, "disse Gu, professor associado do Departamento de Física e Astronomia da WSU. "No futuro, uma camada pode ser fixada em algo quente, como um escapamento de carro ou motor de computador, e outra em uma superfície em temperatura ambiente. O diodo então usaria o diferencial de calor entre as duas superfícies para criar uma corrente elétrica que poderia ser armazenada em uma bateria e usada quando necessário. "

Gu publicou recentemente um artigo sobre o diodo Schottky em The Journal of Physical Chemistry Letters .

Um novo tipo de diodo

No mundo da eletrônica, Os diodos Schottky são usados ​​para guiar a eletricidade em uma direção específica, semelhante a como uma válvula em uma tubulação de água direciona o fluxo de líquido que passa por ela. Eles são feitos anexando um metal condutor como o alumínio a um material semicondutor como o silício.

Em vez de combinar um metal comum como o alumínio ou cobre com um material semicondutor convencional como o silício, O diodo de Gu é feito de uma multicamada de microscópico, Seleneto de índio cristalino. Ele e uma equipe de estudantes de graduação usaram um processo de aquecimento simples para modificar uma camada do seleneto de índio para atuar como um metal e outra camada para atuar como um semicondutor. Os pesquisadores então usaram um novo tipo de microscópio confocal desenvolvido pela Klar Scientific, uma empresa iniciante fundada em parte pelo físico da WSU Matthew McCluskey, para estudar as propriedades eletrônicas de seus materiais.

Ao contrário de suas contrapartes convencionais, O diodo de Gu não tem impurezas ou defeitos na interface onde o metal e os materiais semicondutores são unidos. A conexão suave entre o metal e o semicondutor permite que a eletricidade viaje através do dispositivo de várias camadas com quase 100 por cento de eficiência.

"Quando você anexa um metal a um material semicondutor como o silício para formar um diodo Schottky, sempre há alguns defeitos que se formam na interface, "disse McCluskey, um co-autor do estudo. "Essas imperfeições prendem os elétrons, impedindo o fluxo de eletricidade. O diodo de Gu é único porque sua superfície não parece ter nenhum desses defeitos. Isso diminui a resistência ao fluxo de eletricidade, tornando o dispositivo muito mais eficiente em termos de energia. "

Próximos passos

Gu e seus colaboradores estão atualmente investigando novos métodos para aumentar a eficiência de seus cristais de seleneto de índio. Eles também estão explorando maneiras de sintetizar grandes quantidades do material para que possa ser desenvolvido em dispositivos úteis.

"Ainda nos estágios preliminares, nosso trabalho representa um grande salto no campo da termelétrica, "Disse Gu." Pode desempenhar um papel importante na realização de uma sociedade mais eficiente em termos de energia no futuro. "