p O seleneto de estanho pode exceder consideravelmente a eficiência do recorde atual de materiais termoelétricos feitos de telureto de bismuto. Contudo, pensava-se que sua eficiência aumentava dramaticamente apenas em temperaturas acima de 500 graus Celsius. Agora, as medições nas fontes síncrotron BESSY II e PETRA IV mostram que o seleneto de estanho também pode ser utilizado como um material termoelétrico em temperatura ambiente - desde que seja aplicada alta pressão. p O efeito termoelétrico é conhecido desde 1821:com certas combinações de materiais, uma diferença de temperatura gera uma corrente elétrica. Se uma extremidade da amostra for aquecida, por exemplo, usando calor residual de um motor de combustão, então, parte dessa energia perdida pode ser convertida em energia elétrica. Contudo, o efeito termoelétrico na maioria dos materiais é extremamente pequeno. Isso ocorre porque para alcançar um grande efeito termoelétrico, a condução de calor deve ser pobre, enquanto a condutividade elétrica deve ser alta. Contudo, a condução de calor e a condutividade elétrica estão quase sempre intimamente associadas.

p Por esta razão, a busca por materiais termoelétricos concentra-se em compostos com estruturas cristalinas especiais como o telureto de bismuto (Bi ₂ Te ₃ ) O telureto de bismuto é um dos melhores materiais termoelétricos conhecidos até hoje. Contudo, tanto o bismuto quanto o telúrio são elementos raros, que limitam seu uso em larga escala. Assim, a busca continua por materiais termoelétricos adequados entre os elementos não tóxicos mais abundantes.

p Seis anos atrás, uma equipe de pesquisa dos EUA descobriu que o seleneto de estanho acima de 500 graus Celsius pode converter cerca de 20 por cento do calor em energia elétrica. Esta é uma eficiência enorme e excede consideravelmente o valor do telureto de bismuto. Além disso, o estanho e o selênio são abundantes.

p Este efeito termoelétrico extremamente grande está relacionado a uma transição de fase ou rearranjo da estrutura cristalina do seleneto de estanho. A estrutura cristalina do seleneto de estanho consiste em muitas camadas, semelhante à massa folhada ou massa folhada. A 500 graus Celsius, as camadas começam a se auto-organizar e a condução de calor diminui, enquanto as operadoras de carga permanecem móveis. A eficiência do efeito termoelétrico nesta orientação cristalográfica do seleneto de estanho não foi excedida por nenhum outro material até o momento.

p Trabalhos de alta pressão

p Uma equipe internacional liderada pelo Dr. Ulrich Schade no HZB agora examinou exaustivamente amostras de seleneto de estanho com o auxílio de espectroscopia de infravermelho no BESSY II e raios-X duros no PETRA IV. As medições mostram que a estrutura de cristal desejada é produzida por alta temperatura em pressão normal ou alta pressão (acima de 10 GPa) em temperatura ambiente. As propriedades eletrônicas também mudam de semicondutor para semimetálico na estrutura de alta temperatura. Isso se ajusta às previsões de cálculos teóricos do modelo e também de cálculos de estrutura de banda.

p "Podemos explicar com nossos dados e cálculos por que o seleneto de estanho é um material termoelétrico tão notável em uma ampla faixa de temperatura e pressão, ", diz Schade. Mais trabalho de desenvolvimento será necessário para garantir a estabilidade a longo prazo, por exemplo, antes que dispositivos termoelétricos à base de seleneto de estanho realmente cheguem ao mercado, no entanto. Então, o seleneto de estanho pode se tornar uma alternativa econômica e prontamente disponível ao telureto de bismuto.