Ученые наблюдали аномальный термоэлектрический эффект
Термоэлектрическое преобразование энергии, позволяющее получать электроэнергию из тепла, успешно применяется в космосе, военной сфере и промышленности. Оно базируется на эффектах Зеебека и Нернста, возникающих при разнице температур в полупроводниках. До недавнего времени эффект Нернста наблюдался главным образом в системах с нарушенной временной симметрией или в присутствии магнитных полей, пишет Phys.org.
Команда ученых из Фуданьского и Пекинского университетов провела эксперименты, подтвердившие наличие нелинейного эффекта Нернста (NNE) в трехслойном графене ABA, где временная симметрия сохранялась, а внешнее магнитное поле отсутствовало. Для изучения эффекта специалисты создали специальную установку с датчиками Холла, встроенными нагревателями и термометрами. Используя низкие частоты и синусоидальный ток, они добились точной настройки температурного градиента в образце. Именно такая методика помогла выявить новый эффект.
Выяснилось, что NNE проявляет себя как четвертая гармоника поперечного напряжения. То есть реакция материала на изменение температуры носит нелинейный характер, в отличие от классического эффекта Нернста. Авторы достигли фантастического результата: коэффициент Нернста составил 300 мкВ/К при температуре 2 К (-271 °C), превысив лучшие показатели магнитных материалов в десятки раз.
Обнаружение эффекта NNE без применения магнитных полей имеет большое прикладное значение. Теперь можно проектировать компактные и эффективные термоэлектрические устройства, способные напрямую преобразовывать тепло в электричество без громоздких магнитных систем.
Хотя пока опыты проведены при сверхнизкой температуре, ученые ставят амбициозную цель — перенести эффект на комнатную температуру. Также планируется изучить аналогичные эффекты в других немагнитных материалах и попробовать усилить NNE с помощью внешних магнитных полей. Таким образом, это открытие закладывает основу для появления новых методов преобразования тепла в электричество, имеющих ключевое значение для энергетической отрасли будущего.
Тем временем российские физики добились выдающегося результата в области поляритоники, создав микрорезонатор с рекордной для России и Европы добротностью в 54 тысячи.
