تبدیل انرژی گرمایی به الکتریسیته با فیزیک کوانتوم

چیزی که بیشتر موتورها تولید می‌کنند گرماست که بخش اعظم آن نیز به هدر می‌رود.
اخیراً محققان با شبیه‌سازی، راهی برای تبدیل این گرما به انرژی الکتریسیته
یافته‌اند. فناوری ترموالکتریسیته این امکان را فراهم می‌سازد که در ادوات
فاقد بخش حرکتی بتوان مستقیماً گرما را به‌صورت پاکیزه به انرژی الکتریکی
تبدیل کرد. محققان مطمئن هستند که دستگاهی که آنها با کامپیوتر شبیه‌سازی
طراحی کرده‌اند، قابل ساخت با تمام مشخصاتی است که آنها در شبیه‌سازی می‌بینند.
 

ایده‌ی این پروژه از تجمع خودبه‌خودی اترهای پلی‌فنیل گرفته شد که تشکیل یک
پلیمر با زنجیره‌ی بلند را می‌دهند. آنها با شبیه‌سازی کامپیوتری یک دسته
از این زنجیره‌ی مولکولی را به دور دو الکترود به شکل ساندویچی پیچاندند.
راز تبدیل انرژی در این ساختار نهفته است. محققان این ساختار را به نحوی
طراحی کردند که الکترون‌ها در حین حرکت در طول زنجیره دچار تأخیر فاز شوند.
حلقه‌های بنزن بدنه‌ی اصلی این زنجیره هستند، وقتی الکترون در این حلقه‌ها
حرکت می‌کند برخی الکترون‌ها نسبت به دیگر الکترون فاصله‌ی بیشتری را طی می‌کنند
که در نتیجه‌ی اختلاف فاز در موج الکترونی اتفاق می‌افتد. این موج‌ها در
برخورد با یکدیگر، هم دیگر را کنسل می‌کنند که به این پدیده تداخل کوانتومی
گویند. زمانی که اختلاف دما در این مدار ایجاد شد، این پدیده اتفاق افتاده
که منجر به اختلاف قابلیتی در دو الکترود می‌شود.

ساخت چنین دستگاهی خیلی سخت نیست. کافی است که روی یک جفت الکترود لایه‌ای
از اترهای پلی فنیل نشانده شود. این کار منجر به ساخت یک دستگاه
ترموالکتریک می‌شود. این دستگاه بی‌نیاز از مواد سردکننده، نقل و انتقال
نیتروژن مایع و نگهداری خاص است. در واقع به جای گاز فرئون از الکترون
استفاده می‌شود.

این پدیده‌ مختص به مولکول مورد استفاده در این شبیه‌سازی نیست؛ بلکه هر
ساختاری که بتواند موجب کنسل شدن بار الکتریکی شود، قابل استفاده در این
دستگاه است. با افزایش اختلاف دما، توان ایجادشده نیز افزایش می‌یابد.