За първи път в света: учени превръщат топлината в електричество с помощта на волфрамов дисилицид

Изследователите анализират свойствата на WSi2 чрез комбинация от физически експерименти и компютърни симулации.

Учени са разработили нов метод за преобразуване на топлината в електричество с помощта на волфрамов дисилицид (WSi2).

Този пробив, постигнат от изследователи от Токийския научен университет, е първата в света демонстрация на напречно термоелектрично преобразуване при WSi2, което проправя пътя към по-ефективни термоелектрични устройства.

Изследователският екип, ръководен от доцент Рюджи Оказаки от катедрата по физика и астрономия в Техническия университет, установи, че WSi2 е обещаващ кандидат за устройства, базирани на напречния термоелектричен ефект (TTE).

Трансверзалното термоелектрично преобразуване

„Трансверзалното (напречното) термоелектрично преобразуване е феномен, който привлича все повече внимание като нова основна технология за сензори, способни да измерват температурата и топлинния поток“, казва проф.Оказаки.

„Въпреки това съществуват само ограничен брой такива материали и няма утвърдени конструктивни насоки. Това е първата директна демонстрация на напречното термоелектрично преобразуване при WSi2.“

Изследването, публикувано в списание PRX Energy, включва извършване на експериментални и изчислителни изследвания на транспортните свойства на монокристалите WSi2.

Физични експерименти и компютърни симулации

Изследователите анализират свойствата на WSi2 чрез комбинация от физически експерименти и компютърни симулации. Те са измерили термичната мощност, електрическото съпротивление и топлопроводимостта на монокристал WSi2 по двете му кристалографски оси при ниски температури.

Техните открития показват, че полярността на проводимостта в зависимост от оста (ADCP) на WSi2 се дължи на неговата уникална електронна структура, характеризираща се със смесени по размер повърхности на Ферми.

Тази структура разкрива, че електроните и дупките (носители на положителен заряд) съществуват в различни измерения. Повърхността на Ферми е теоретична геометрична повърхност, която разделя заетите и незаетите електронни състояния на носителите на заряд в даден твърд материал. При WSi2 електроните образуват квазиедноизмерни повърхности на Ферми, а дупките – квазидвуизмерни повърхности на Ферми. Тези уникални повърхности на Ферми създават специфична за посоката проводимост, което дава възможност за ефекта TTE, се казва в съобщението за пресата.