O resfriamento termoelétrico é um processo de refrigeração de estado sólido onde o calor em um material eletricamente condutor é transferido usando os próprios elétrons de condução do material, sem qualquer necessidade de refrigerantes gasosos, tais como clorofluorcarbonos, que são usados ​​na refrigeração convencional. Resfriadores baseados em tecnologia termoelétrica podem ser reduzidos em tamanho sem alterar sua eficiência de conversão de energia térmica em elétrica e esta é uma grande vantagem para resfriamento localizado de pequenos dispositivos eletrônicos. Este efeito já é usado para controle de temperatura em dispositivos como sensores infravermelhos e diodos laser, e também tem sido usado para fornecer refrigeração de baixa temperatura para dispositivos eletrônicos criogênicos, como sensores supercondutores.

Contudo, a falta de materiais com eficiência termoelétrica adequada para aplicações práticas de resfriamento em temperaturas abaixo de 250 K (aproximadamente −23 ° C) levou os pesquisadores da Universidade de Nagoya a examinar a eficácia de novos compostos para aplicações em temperaturas realmente baixas.

"Estudamos as propriedades termoelétricas de cristais semelhantes a bigodes compostos de um composto de tântalo, silício e telúrio, "diz o autor correspondente Yoshihiko Okamoto do Departamento de Física Aplicada da Universidade de Nagoya." Esses cristais produziram potências termoelétricas muito altas em uma ampla faixa de temperatura, do nível criogênico de 50 K (que é em torno de −223 ° C) até a temperatura ambiente, mas ainda manteve a baixa resistividade elétrica que é necessária para aplicações práticas de resfriamento. "As amostras que foram cultivadas para os experimentos incluíram Ta4SiTe4 puro e outros cristais que foram dopados quimicamente com baixos níveis de molibdênio e antimônio.

Várias propriedades do material foram medidas para as amostras, incluindo energia termoelétrica, resistividade elétrica, e condutividade térmica, para comparar os efeitos dos dois dopantes em suas características termoelétricas. "Medimos um fator de potência termoelétrica muito alto a uma temperatura ótima de 130 K, "adiciona Okamoto." No entanto, esta temperatura ótima pode ser controlada em uma faixa muito ampla, variando o doping químico, e indica que esses cristais são adequados para uso prático em baixa temperatura. "

A adição de apenas 0,1 por cento de dopagem de molibdênio fez com que a resistividade dos cristais do tipo telureto diminuísse dramaticamente em baixas temperaturas, enquanto eles também demonstraram altas potências termoelétricas que estavam intimamente relacionadas às estruturas eletrônicas fortemente unidimensionais dos materiais. Os fatores de potência dos cristais à temperatura ambiente excederam em muito os valores correspondentes das ligas convencionais à base de Bi2Te3 que são comumente usadas em aplicações termoelétricas, e esses cristais representam, portanto, uma rota altamente promissora para o desenvolvimento de soluções de resfriamento termoelétricas de alto desempenho em temperaturas muito baixas.