L'efficienza di conversione termoelettrica di un particolare materiale è determinata dal valore della sua figura di merito termoelettrico zT. È una funzione complessa della temperatura assoluta e diverse proprietà di trasporto pertinenti tra cui il coefficiente di Seebeck, le conducibilità elettrica e termica. Queste quantità sono solitamente misurate in parallelo tra loro, riflettendo l'effetto termoelettrico longitudinale.
L'ottimizzazione di zT nei materiali termoelettrici convenzionali incontra gravi limitazioni. Ad esempio, uno deriva dalla compensazione di carica di elettroni e lacune che contribuiscono in modo opposto all'effetto Seebeck. L'altra è la legge di Wiedemann-Franz che lega fondamentalmente la conducibilità elettrica e termica, rendendo impossibile l'ottimizzazione indipendente delle due quantità.
Un recente articolo di J. S. Xiang et al. pubblicato in Sci. China-Phys . mecc. Astron . ha dimostrato una figura di merito trasversale molto più grande in un semimetallo topologico in campi magnetici bassi, rispetto alla sua controparte longitudinale. Questo assomiglia semplicemente alla conduttività trasversale (Hall) molto più grande rispetto alla sua controparte longitudinale che si osserva genericamente in molti semimetalli topologici in campi bassi.
I grandi valori zT trasversali nel semimetallo topologico beneficiano di alcune delle sue caratteristiche intrinseche. Questi includono la coesistenza di elettroni e lacune che, nel caso della termoelettricità trasversale, contribuiranno in modo additivo l'uno con l'altro, e la mobilità ad alta carica topologicamente protetta è, in larga misura, privo dell'imperfezione reticolare. In realtà, il semimetallo Dirac Cd3As2, che si concentra in questo documento, ha una mobilità degli elettroni molto elevata nonostante la sua trascurabile conduttività termica reticolare per questo motivo.
Più eccitante, i semimetalli topologici possono avere un effetto termoelettrico trasversale in eccesso, noto come effetto anomalo di Nernst, derivante dalla pronunciata curvatura di Berry vicino al livello di Fermi. Per di più, se si considera un semimetallo topologico magnetico, la grande termoelettricità trasversale apparirà in assenza di campo esterno.
Secondo il giornale, l'effetto termoelettrico trasversale offre qualche pregio in più rispetto al suo corrispettivo longitudinale:non necessita di due tipi (n e p) di materiale termoelettrico per la realizzazione di un dispositivo perché le correnti elettriche e termiche sono in questo caso ortogonali e disaccoppiate; un'elevata conduttività elettrica e una bassa conducibilità termica possono essere facilmente realizzate con un composto anisotropico.
