I ricercatori hanno più che raddoppiato la capacità di un materiale di convertire il calore in elettricità, che potrebbe aiutare a ridurre la quantità di calore sprecato, e quindi sprecato combustibile fossile, nelle attività quotidiane e nelle industrie.

I ricercatori dell'Università di Hokkaido e i loro colleghi in Giappone e Taiwan hanno migliorato la capacità di trasformare il calore disperso in elettricità utilizzabile restringendo significativamente lo spazio attraverso il quale si muovono gli elettroni diffusi, secondo un nuovo studio pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

Oltre il 60% dell'energia prodotta dai combustibili fossili viene dispersa come calore di scarto. Un modo per affrontare questo problema è convertire il calore disperso in elettricità, noto come conversione di energia termoelettrica. Però, migliorare il tasso di conversione è stato difficile a causa di una relazione di compromesso tra le proprietà richieste all'interno del materiale.

I materiali termoelettrici convertono il calore in elettricità quando c'è una differenza di temperatura, un fenomeno noto come effetto Seebeck. Gli scienziati hanno studiato i modi per confinare gli elettroni in uno spazio ristretto per aumentare i tassi di conversione. Nel 2007, i ricercatori hanno costruito un superreticolo artificiale composto da strati conduttori ultrasottili racchiusi da spessi strati isolanti. Questo metodo ha prodotto una tensione più elevata ma non ha migliorato i tassi di conversione. I ricercatori hanno previsto che le prestazioni possono essere notevolmente migliorate se gli elettroni con lunghezza d'onda di de Broglie più lunga, il che significa che sono più diffusi, sono confinati in uno stretto strato conduttore, ma non era ancora stato dimostrato sperimentalmente.

Il gruppo di ricerca, guidato da Hiromichi Ohta dell'Università di Hokkaido, ha progettato un superreticolo in cui gli elettroni sono diffusi del 30% in più rispetto agli esperimenti precedenti. Ciò ha portato a una tensione molto più elevata e ha raddoppiato il tasso di conversione termoelettrico registrato dai metodi precedenti.

"Si tratta di un significativo passo avanti verso la riduzione della quantità di calore sprecato dalle centrali elettriche, fabbriche, automobili, computer, e anche corpi umani, " dice Hiromichi Ohta dell'Università di Hokkaido.