Нанопровода могут преобразовывать тепло в электричество

Американские физики показали, что благодаря своим термоэлектрическим свойствам кремниевые нанопровода могут использоваться для изготовления недорогих приборов, способных преобразовывать тепловые отходы в электричество. За счет использования новых термоэлектрических материалов удастся повысить КПД электростанций и солнечных батарей, а также получать электричество от других источников тепловых отходов, таких как компьютерные чипы и холодильники, утверждают ученые.

Современные термоэлектрические материалы представляют собой синтетические наноструктуры, которые обладают высокой стоимостью изготовления и низкой эффективностью работы. Две независимые группы ученых из Калифорнийского технологического института и университета Калифорнии нашли способ, который позволяет увеличить термоэлектрическую эффективность кремния в десятки раз.

Д-р Эллон Хохбаум (Allon Hochbaum) и его коллеги из Калифорнийского университета в Беркли изготовили массивы кремниевых нанопроводов, погружая кремниевые пластины в водный раствор, содержащий ионы серебра. Размер нанопроводов составил 20-300 нм в диаметре. Измерения, проведенные учеными, показали, что термоэлектрическая эффективность полученных структур в 60 раз выше, чем у объемного кремния при комнатной температуре.

Группа ученых из Калифорнийского технологического института под руководством д-ра Акрама Боукаи (Akram Boukai) наблюдала подобный эффект в нанопроводах прямоугольного сечения размером 10x20 нм и 20x20 нм. Ученые обнаружили, что в этом случае термоэлектрическая эффективность по сравнению с объемным кремнием повышается в 40 при комнатной температуре и в 100 раз при температуре –73 С. По мнению исследователей, полученные результаты объясняются эффектом «фононного торможения», который возникает, когда фононы, распространяющиеся в кремнии, сталкиваются с носителями заряда, сообщает PhysicsWorld.