p Engenheiros mecânicos da Universidade da Califórnia, Riverside, relataram sucesso no uso de materiais baratos para produzir dispositivos termoelétricos que transformam o calor residual de baixo nível em eletricidade. p Seu avanço pode permitir uma ampla variedade de aplicações comerciais. Por exemplo, integrar dispositivos de geração termoelétrica em chips de computador pode permitir que o calor que eles produzem forneça uma fonte de energia. O calor residual dos motores de automóveis pode operar os componentes eletrônicos de um carro e fornecer resfriamento. As células solares fotovoltaicas poderiam ser mais eficientes aproveitando o calor da luz solar que as atinge para gerar mais eletricidade.

p Também, usando a mesma tecnologia básica, refrigeradores termoelétricos econômicos poderiam ser produzidos que seriam mais eficientes em termos de energia e com menos peças móveis do que refrigeradores que usam compressores e refrigerante. Os refrigeradores termoelétricos atuais são caros e relativamente ineficientes. Em essência, eles operam ao contrário de geradores termelétricos, com uma corrente elétrica aplicada para gerar um gradiente de temperatura que poderia ser usado no resfriamento.

p Embora os geradores termoelétricos tenham sido altamente confiáveis ​​- por exemplo, alimentando sondas espaciais como a espaçonave Voyager por décadas - seu uso foi limitado pelo custo e complexidade dos materiais necessários.

p Contudo, pesquisadores liderados pelo professor assistente de engenharia mecânica Sandeep Kumar, relataram a obtenção de conversão de energia termoelétrica significativa usando uma combinação de uma liga de níquel-ferro e silício. O artigo científico sobre seus resultados apareceu recentemente online na revista Physica Status Solidi- Rapid Research Letters. Os co-autores do artigo foram os alunos de graduação Ravindra Bhardwaj e Paul Lou.

p Em seus experimentos, os pesquisadores construíram um sanduíche superfino de duas camadas de níquel-ferro Permalloy e uma forma de silício chamada silício tipo p. A camada de Permalloy tinha 25 nanômetros de espessura, e os pesquisadores produziram dispositivos em que a camada de silício tinha espessuras de 100 nanômetros, 25 nanômetros e 5 nanômetros. Por comparação, um cabelo humano tem cerca de 200 mícrons de espessura.

p Quando os pesquisadores aplicaram calor à camada de Permalloy, eles foram capazes de produzir uma voltagem elétrica no sanduíche, devido a um fenômeno físico recentemente descoberto, conhecido como efeito spin-Seebeck. Nesse sentido, um gradiente de temperatura gera uma corrente de spin a partir da substância ferromagnética, produzindo uma voltagem elétrica no silício. O aumento da voltagem produzida no dispositivo foi devido a um mecanismo chamado "acoplamento rotação-órbita Rashba".

p Os pesquisadores alcançaram uma das maiores tensões já medidas no dispositivo com uma camada de silício de 5 nanômetros de espessura.

p “Esses dispositivos serão capazes de gerar eletricidade em qualquer situação em que haja pequenos gradientes de temperatura, "disse Kumar." Para, exemplo, um chip de computador normalmente aquece até cerca de sessenta graus centígrados, enquanto a temperatura ambiente pode ser de vinte e cinco graus. Então, esses geradores termoelétricos giratórios integrados em chips de computador poderiam gerar quantidades significativas de eletricidade a partir do calor que, de outra forma, seria desperdiçada. "

p "Também, painéis solares fotovoltaicos aquecem bastante, portanto, a integração de geradores termoelétricos em tais painéis poderia gerar eletricidade adicional a partir desse calor residual, "disse ele." Geradores termoelétricos também poderiam ser integrados em automóveis, onde as temperaturas do motor podem chegar a cem graus centígrados, em comparação com uma temperatura ambiente de vinte e cinco graus. Em tal aplicação, a eletricidade gerada poderia alimentar os componentes eletrônicos do carro e até mesmo fornecer refrigeração. "

p Os últimos experimentos constituem apenas o início do desenvolvimento da nova tecnologia termelétrica, disse Kumar, que acrescentou que uma patente provisória para a descoberta foi apresentada.

p "Nós apenas arranhamos a superfície das possibilidades, "disse ele." Acreditamos que podemos gerar ainda mais energia a partir do mesmo gradiente de temperatura usando várias camadas, assim como juntar baterias aumenta a produção de energia. E, estamos explorando outra terra abundante, materiais baratos que podem ser eficazes em dispositivos termoelétricos de rotação. "

p O título do artigo é "Aprimoramento gigante no efeito Rashba spin-Seebeck em filmes finos de NiFe / p-Si".