Naukowcy z TU Wien dokonali przełomowego odkrycia w dziedzinie termoelektryki, badając różne stopy metali i ich właściwości termoelektryczne. Ostatnie badania wykazały, że mieszanka niklu i złota wykazuje obiecujące właściwości termoelektryczne, co może mieć znaczący wpływ na różne zastosowania technologiczne.

Materiały termoelektryczne mają zdolność przekształcania energii cieplnej w energię elektryczną i odwrotnie. Już od wielu lat są one wykorzystywane w badaniach kosmicznych i w urządzeniach gospodarstwa domowego, takich jak przenośne lodówki. Ich potencjalne zastosowanie w przemyśle do zamiany ciepła odpadowego na czystą energię elektryczną otwiera nowe możliwości.

Efekt termoelektryczny opiera się na ruchu naładowanych cząstek z cieplejszej na zimniejszą stronę materiału, generując napięcie elektryczne. Współczynnik Seebecka, ważny parametr określający związek między napięciem termoelektrycznym a różnicą temperatur, jest kluczowy dla właściwości termoelektrycznych materiału.

Chociaż metale są powszechnie stosowane, to zwykle nie są uważane za odpowiednie do zastosowań termoelektrycznych ze względu na ich niski współczynnik Seebecka. Jednak fizycy z TU Wien odkryli, że stopy niklu i złota wykazują zarówno wysoką przewodność, jak i niezwykle wysoki współczynnik Seebecka. Dodanie niklu do złota znacząco poprawia właściwości termoelektryczne.

Zwiększenie efektu Seebecka w stopach niklu i złota tłumaczy się zależnym od energii rozpraszaniem elektronów. Unikalne właściwości elektroniczne atomów niklu powodują, że rozpraszanie ładunków dodatnich jest bardziej wyraźne niż ujemnych, co skutkuje wysokim napięciem termoelektrycznym.

Odkrycie to otwiera nowe możliwości dla różnych zastosowań technologicznych. Stopy niklu i złota mogą być używane zarówno w badaniach kosmicznych, jak i w urządzeniach domowych, a także w przemyśle do przekształcania ciepła odpadowego w energię elektryczną.

Fabian Garmrudy, pierwszy autor badania, podkreśla znaczenie tego odkrycia: „Chociaż efekt termoelektryczny w zwykłych metalach został odkryty przez Seebecka ponad 200 lat temu, obecnie metale raczej nie są uważane za materiały termoelektryczne, ponieważ zwykle mają bardzo niski współczynnik Seebecka”.