سایت NBIC: دانشمندان اثرات ترموالکتریک در نانوساختارهای متشکل از نقاط کوانتومی را بررسی کرده‌اند و دریافته‌اند که برخلاف پیش‌بینی‌ها، نرخ تبدیل انرژی در آن‌ها پایین است. در واقع آنچه که در عمل به دست می آید با محاسبات نظری متفاوت است.
بازده پایین نانوساختارهای مولد الکتریسیته
به گزارش سایت فناوری‌های همگرا (NBIC)همانند کیمیاگران که در رؤیای تبدیل فلزات به طلا بوده‌اند، فیزیکدان‌های قرن ۱۹ هم به دنبال تبدیل گرما به الکتریسیته بوده‌اند؛ آن‌ها برای این کار شاخه‌ای به نام ترموالکتریک ایجاد کرده‌اند. دانشمندان مدت طولانی است که می‌دانند در فلزات هادی، تولید انرژی به شکل گرما، همواره با جریان الکترون همراه است.
اما چیزی که آن‌ها در آن زمان نمی‌دانستند این بود که با سیستمی در مقیاس نانومتر، جریان بار و حرارت به سطحی از بهره‌وری می‌رسند که با سیستم‌های مقیاس بزرگ‌تر قابل‌دستیابی نیست.
در مقاله‌ای که اخیراً در مجله EPJB منتشر شده‌است، باربارا سزوکیویکز و کارول ویسوکیسکی از دانشگاه ماری کوری-اسکودوسکا (Marie Curie-Skodowska) در لوبلین لهستان، اهمیت اثرات ترموالکتریک را نشان داده‌اند که در نانوساختارها به‌راحتی مدل نمی‌شوند.
از سال ۱۹۹۰، دانشمندان در پی توسعه تولید بهینه انرژی از نانوساختارهایی مانند نقاط کوانتومی بوده‌اند که مزیت آن‌ها راندمان تبدیل انرژی بالاتر است که اکنون منجر به ظهور ترموالکتریک در مقیاس نانو شده‌است.
نویسندگان عملکرد ترموالکتریک مدل‌های ساخته‌شده از دو نقطه کوانتومی (که پیوند الکترواستاتیکی دارند) متصل به دو الکترود که در درجه حرارت‌های مختلف نگه داشته می‌شوند و یک نقطه کوانتومی با دو سطح را، ارزیابی کردند.
ابتدا، آن‌ها با استفاده از یک رویکرد نظری تقریبی، عدد شایستگی ترموالکتریکی را محاسبه کردند که انتظار می‌رفت برای سیستم‌هایی با راندمان بالای تبدیل انرژی، بالا باشد. سپس، شار حرارت و بار را به‌عنوان ابزاری برای تعریف بهره‌وری سیستم، محاسبه کردند.
آن‌ها دریافتند که نتایج محاسبات مستقیم که نشانگر عملکرد واقعی سیستم است؛ برخلاف تئوری‌ها، خوش‌بینی کمتری دارند. برای بسیاری از عوامل قابل‌اندازه‌گیری با عملکرد عالی، محاسبات مشخص کرد که برخلاف پیش‌بینی‌ها، نتایج ضعیف هستند.
این یافته‌ها نشان می‌دهند که اثراتی که با استفاده از معادلات به‌راحتی قابل‌بررسی نیستند، در مقیاس نانو اهمیت پیدا می‌کنند. این به‌نوبه خود، راه‌های جدیدی برای بهینه‌سازی ساختارها ارائه می‌دهد؛ پیش از اینکه بتوانند برای تبدیل انرژی در مقیاس نانو استفاده شوند.
