A eficiência de conversão termoelétrica de um determinado material é determinada pelo valor de sua figura termoelétrica de mérito zT. É uma função complexa da temperatura absoluta e várias propriedades de transporte pertinentes, incluindo o coeficiente de Seebeck, as condutividades elétrica e térmica. Essas quantidades são geralmente medidas em paralelo entre si, refletindo o efeito termoelétrico longitudinal.

A otimização de zT em materiais termoelétricos convencionais encontra severas limitações. Por exemplo, um vem da compensação de carga de elétrons e lacunas que contribuem de forma oposta para o efeito Seebeck. A outra é a lei de Wiedemann-Franz que vincula fundamentalmente a condutividade elétrica e térmica, tornando a otimização independente das duas quantidades impossível.

Um artigo recente de J. S. Xiang et al. publicado em Sci. China-Phys . Mech. Astron . demonstrou uma figura transversal de mérito muito maior em um semimetal topológico em campos magnéticos baixos, em relação à sua contraparte longitudinal. Isso simplesmente se assemelha à condutividade transversal (Hall) muito maior sobre sua contraparte longitudinal que é genericamente observada em muitos semimetais topológicos em campos baixos.

Os grandes valores zT transversais em semimetais topológicos se beneficiam de alguns de seus recursos inerentes. Estes incluem a coexistência de elétrons e lacunas que, no caso de termoeletricidade transversal, irão contribuir de forma aditiva entre si, e a mobilidade de alta carga protegida topologicamente é, em grande medida, livre da imperfeição da rede. Na realidade, o semimetal Cd3As2 de Dirac, que é focado neste artigo, tem uma mobilidade de elétrons muito alta, apesar de sua condutividade térmica de rede desprezível por esse motivo.

Mais empolgante, semimetais topológicos podem ter efeito termoelétrico transversal em excesso, conhecido como efeito Nernst anômalo, surgindo da pronunciada curvatura Berry perto do nível de Fermi. Além disso, se for considerado um semimetal topológico magnético, a grande termoeletricidade transversal aparecerá na ausência de campo externo.

De acordo com o jornal, o efeito termoelétrico transversal oferece mais alguns méritos sobre sua contraparte longitudinal:não requer dois (n e p) tipos de material termoelétrico para construir um dispositivo porque as correntes elétricas e térmicas são ortogonais e desacopladas neste caso; alta condutividade elétrica e baixa condutividade térmica podem ser facilmente realizadas com um composto de anisotropia.