Elektricitetsgenererende nano-guider

Ligesom alkymister altid drømte om at forvandle almindeligt metal til guld, deres fysikere fra det 19. århundrede drømte om effektivt at omdanne varme til elektricitet, et felt kaldet termoelektrik. Sådanne videnskabsmænd havde længe vidst, at i ledende materialer er strømmen af ​​energi i form af varme ledsaget af en strøm af elektroner. Hvad de ikke vidste på det tidspunkt er, at det kræver nanometriske skalasystemer for strømmen af ​​ladning og varme at nå et effektivitetsniveau, som ikke kan opnås med større skalasystemer. Nu, i et blad udgivet i EPJ B , Barbara Szukiewicz og Karol Wysokiński fra Marie Curie-Skłodowska University, i Lublin, Polen har demonstreret betydningen af ​​termoelektriske effekter, som ikke er lette at modellere, i nanostrukturer.

Siden 1990'erne har forskere har undersøgt at udvikle effektiv energiproduktion fra nanostrukturer såsom kvanteprikker. Deres fordel:de udviser en større energikonverteringseffektivitet, hvilket fører til fremkomsten af ​​termoelektrik i nanoskala. Forfatterne vurderer den termoelektriske ydeevne af modeller lavet af to kvantepunkter - som er koblet elektrostatisk - forbundet til to elektroder, der holdes ved en anden temperatur og en enkelt kvantepunkt med to niveauer. Først, de bruger den teoretiske tilgang baseret på tilnærmelser til at beregne den såkaldte termoelektriske værdi, forventes at være høj for systemer med høj energikonverteringseffektivitet. Derefter, de beregnede ladningen og varmestrømmene som et middel til at definere systemets effektivitet.

De fandt ud af, at resultaterne af de direkte beregninger, der gav den faktiske - i modsætning til den teoretiske - ydeevne af systemet, var mindre optimistiske. For de fleste parametre med en fremragende ydeevne, beregnede forudsigelser viste sig at være overraskende dårlige. Disse resultater afslører, at effekter, der ikke let formaliseres ved hjælp af ligninger, er vigtige på nanoskala. Det her, på tur, efterlyser nye måder at optimere strukturerne på, før de kan bruges til energihøst i nanoskala.