Bu məqalə Science X-in redaksiya prosesinə və siyasətlərinə uyğun olaraq nəzərdən keçirilmişdir. Redaktorlar məzmunun etibarlılığını təmin edərkən aşağıdakı atributları vurğuladılar: Tokio Metropolitan Universitetinin tədqiqatçıları yeni termoelektrik materialların yaradılması üçün dizayn qaydalarını əldə etmək üçün nəzəri çərçivədən istifadə etdilər. İstilik enerjisinin elektrik enerjisinə çevrilməsinin səmərəliliyi tez-tez bir-birindən güclü asılı olan parametrlərlə müəyyən edilir və ideal reseptləri müəyyən etmək çətinləşir.
Materials Today Advances jurnalında dərc olunan komandanın tapıntıları, elektronların qəbul edə biləcəyi vəziyyətləri göstərən xəritə olan "zolağın strukturunu" optimallaşdırmaq üçün məqsədləri müəyyənləşdirməyə kömək edir və rasional material dizaynına doğru keçid vəd edir. Qalıq yanacaqların yandırılması nəticəsində yaranan enerjinin təxminən 60%-i istilik kimi itirilir. Bu "tullantı istiliyi" elektrik enerjisinə çevirməyin səmərəli yolları dünya neft və qaz istehlakını azaltmağa çalışarkən mühüm addım olacaq.
Bununla belə, "termoelektrik" çevrilmə böyük problem olaraq qalır. Termoelektrik texnologiyanın əsasını təşkil edən fiziki təsir, Seebeck effekti, iki müxtəlif materialın təmasda olması və qızdırılması zamanı yaranan cərəyana əsaslanır. Xassələri dəyişdirmək üçün kiçik miqdarda fərqli elementin (“dopinq”) əlavə edilməsi ilə konversiya səmərəliliyini artırmaq mümkün olsa da, istiliyin cərəyana uğurlu çevrilməsini müəyyən edən amillər çox vaxt bir-birindən mürəkkəb şəkildə asılıdır və bu, materialların dəqiq necə dəyişdirilə biləcəyinə dair kəmiyyət qaydalarını müəyyən etməyi çətinləşdirir.
Son işdə Tokio Metropolitan Universitetinin köməkçi professoru Yuya Hattorinin rəhbərlik etdiyi bir qrup geniş çeşidli materiallarda tətbiq olunan dizayn qaydalarını aşkar etdi. Onlar termoelektrik çevrilmə səmərəliliyinin maksimuma çatdırıla biləcəyi ümumi şərtlərin olduğunu göstərmək üçün Boltzman nəqliyyat nəzəriyyəsi adlı nəzəri çərçivədən istifadə etdilər. Onların işi materialların "band strukturunu" optimallaşdırır, elektronlar və "deşiklər" ("elektron çatışmazlığı") kimi daşıyıcıları yükləyən enerjilərin xəritəsini götürür.
Bant quruluşunun əsas xüsusiyyəti bant boşluğu, materialdakı ən yüksək enerjili elektronları və onların keçə biləcəyi ən aşağı enerji vəziyyətlərini ayıran enerji boşluğudur. Məsələn, onlar kəşf etdilər ki, elektronların və dəliklərin Seebeck effektinə əks istiqamətlərdə qatqı təmin etdiyi, performansı azaldan "bipolyar effekt" ətraf mühitin istilik enerjisi bant boşluğunun təxminən beş qatına çatdıqda aktivləşir. Komanda diqqəti "zolağın birləşmiş" materiallarına yönəldib, burada kompozisiyanın incə tənzimlənməsi eyni və ya oxşar enerjiyə malik bir materialın içərisində müxtəlif mühitlərdə elektronlar yarada bilər və bunların hamısı termoelektrik daşınmaya kömək edə bilər.
Onlar tapdılar ki, Seebeck effekti üçün ləyaqət rəqəmi enerjilər dəqiq uyğunlaşdırıldıqda maksimuma çatır. Onlar həmçinin optimal kimyəvi potensialı, materiala bir elektron əlavə etmək üçün tələb olunan enerjini və müxtəlif materiallar üçün istifadə etmək üçün ən yaxşı miqdarda əlavə maddələrin necə məlumat verdiyini araşdırdılar. Universal qaydaları əldə etmək çətin olsa da, onların işi daha yaxşı termoelektrik materiallar üçün yeni reseptlər müəyyən etməyə kömək edə biləcək əsas prinsiplərə işıq salır.
Xülasə — davamını mənbədə oxuyun.
