Los investigadores de la Universidad de Osaka han podido mejorar el factor de potencia de un material termoeléctrico prometedor en más del 100% variando la presión, allanando el camino para nuevos materiales con propiedades termoeléctricas mejoradas. Los materiales termoeléctricos tienen la capacidad única de generar electricidad a partir dediferencias de temperatura y, por lo tanto, podrían utilizarse para convertir el calor desperdiciado como el calor de las computadoras portátiles o servidores calientes en electricidad utilizable.
Además de mejorar las propiedades termoeléctricas de un material, los investigadores revelaron que las propiedades termoeléctricas del material se originan a partir de una transición en la topología de la estructura de banda electrónica, que se conoce como la transición Lifshitz. Esta transición difiere de la Landau convencional-tipo de transición de fase, porque ocurre sin ninguna ruptura de simetría. Los investigadores han tenido razones para creer que la transición de Lifshitz juega un papel crucial en muchos fenómenos cuánticos, como la superconductividad, el magnetismo complejo y las propiedades termoeléctricas, pero carecían de pruebas directas.
En este nuevo estudio, los investigadores de la Universidad de Osaka han demostrado un vínculo directo entre la transición Lifshitz y las propiedades físicas en un material termoeléctrico. "Pudimos hacer un seguimiento de la transición Lifshitz aplicando presión y midiendo las oscilaciones cuánticas a medida que la presión eraaumentado ", dice el autor correspondiente Hideaki Sakai.
Los investigadores estudiaron el seleniuro de estaño SnSe, un material termoeléctrico que también es un semiconductor con una pequeña cantidad de portadores conductores. En los semiconductores, la banda de valencia de energía más baja está llena de electrones, mientras que la banda de conducción de energía más alta está vacía de ellos; una vezse introducen algunas impurezas y / o defectos químicos, se introducen portadores conductores como electrones y agujeros en las bandas de conducción y valencia, respectivamente, y el semiconductor se comportará como un conductor. Además de tener un efecto en las propiedades de conducción eléctrica del material, la bandala estructura también tiene un efecto sobre los fenómenos cuánticos, como sus capacidades termoeléctricas. Las bandas de valencia del seleniuro de estaño no son completamente planas, pero normalmente tienen dos valles.
"Cuando aumentamos la presión sobre el material, observamos un cambio de dos a cuatro valles en el material cuando se produjo la transición Lifshitz", dice Hideaki Sakai. Los investigadores pudieron demostrar tanto experimental como teóricamente que este cambio en el materialla cantidad de valles fue directamente responsable de mejorar significativamente las propiedades termoeléctricas del seleniuro de estaño.
Los resultados del estudio pueden ayudar a preparar materiales termoeléctricos mejorados en el futuro y también podrían ayudar a aclarar el efecto de la transición Lifshitz en varias propiedades de transporte, lo que lleva a aplicaciones potenciales, como la nueva electrónica que utiliza grados de libertad de valle en la estructura de la banda.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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