p O intenso interesse em coletar energia de fontes de calor levou a um esforço renovado para descobrir materiais que podem converter calor em eletricidade de forma mais eficiente. Alguns pesquisadores estão descobrindo esses ganhos redesenhando os materiais com os quais os cientistas vêm trabalhando há anos. p Uma equipe de pesquisadores do Boston College e do MIT relatou o desenvolvimento de um romance, projeto nanotecnológico que aumenta o desempenho termoelétrico de um semicondutor de liga em massa de 30 a 40 por cento acima de sua figura de mérito anteriormente alcançada, a medida da eficiência de conversão em termoelétricas.

p A liga em questão, Silício Germânio, foi avaliada por seu desempenho em aplicações termelétricas de alta temperatura, incluindo seu uso em geradores termoelétricos de radioisótopos em missões de vôo da NASA. Mas as aplicações mais amplas foram limitadas por causa de seu baixo desempenho termoelétrico e o alto custo do germânio.

p Zhifeng Ren, professor de física do Boston College, e Bo Yu, pesquisador graduado, e os professores Gang Chen e Mildred S. Dresselhause do MIT e a pesquisadora de pós-doutorado Mona Zebarjadi, relato no jornal Nano Letras que alterar o projeto do SiGe a granel com um processo emprestado da indústria de semicondutores de película fina ajudou a produzir um aumento de mais de 50% na condutividade elétrica.

p O processo, conhecido como estratégia de dopagem de modulação 3D, conseguiu criar um dispositivo de estado sólido que alcançou uma redução simultânea na condutividade térmica, que combinada com ganhos de condutividade para fornecer uma figura de valor de mérito elevada de ~ 1,3 a 900 ° C.

p “Melhorar a figura de mérito de um material é extremamente desafiador porque todos os parâmetros internos estão intimamente relacionados entre si, "disse Yu." Depois de mudar um fator, os outros podem provavelmente mudar, levando a nenhuma melhoria líquida. Como resultado, uma tendência mais popular neste campo de estudo é olhar para novas oportunidades, ou novos sistemas de materiais. Nosso estudo provou que as oportunidades ainda existem para os materiais existentes, se alguém pudesse trabalhar com inteligência suficiente para encontrar alguns designs de materiais alternativos. "

p Ren apontou que os ganhos de desempenho relatados pela equipe competem com os materiais de liga de SiGe tipo n de última geração, com uma diferença crucial de que o design da equipe requer o uso de 30 por cento menos germânio, o que representa um desafio para a pesquisa em energia devido ao seu alto custo. Reduzir custos é crucial para novas tecnologias de energia limpa, ele notou.

p "Usar 30 por cento menos germânio é uma vantagem significativa para reduzir os custos de fabricação, "disse Ren." Queremos todos os materiais que estamos estudando no grupo para ajudar a remover as barreiras de custo. Este é um dos nossos objetivos para a pesquisa diária. "

p A colaboração entre Ren e Chen do MIT produziu vários avanços na ciência termoelétrica, particularmente no controle do transporte de fônons em materiais compósitos termoelétricos a granel. A pesquisa da equipe é financiada pelo Centro de Conversão de Energia Solar Térmica de Estado Sólido.