Een internationaal team van wetenschappers heeft ontdekt hoe warmte kan worden opgevangen en omgezet in elektriciteit.

De vondst, vorige week gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang , zou een efficiëntere energieopwekking kunnen creëren uit warmte in zaken als uitlaatgassen van auto's, interplanetaire ruimtesondes en industriële processen.

"Vanwege deze ontdekking, we zouden in staat moeten zijn om meer elektrische energie uit warmte te halen dan we nu doen, " zei co-auteur van de studie Joseph Heremans, hoogleraar mechanische en ruimtevaarttechniek en Ohio Eminent Scholar in Nanotechnology aan de Ohio State University. "Het is iets dat, tot nu, niemand had voor mogelijk gehouden."

De ontdekking is gebaseerd op kleine deeltjes die paramagnons worden genoemd - bits die niet helemaal magneten zijn, maar die dragen wat magnetische flux met zich mee. Dit is belangrijk, omdat magneten, bij verhitting, verliezen hun magnetische kracht en worden wat paramagnetisch wordt genoemd. Een stroom van magnetisme - wat wetenschappers 'spins' noemen - creëert een soort energie genaamd magnon-drag thermo-elektriciteit, iets dat, tot deze ontdekking, kon niet worden gebruikt om energie te verzamelen bij kamertemperatuur.

"De conventionele wijsheid was ooit dat, als je een paramagneet hebt en je verwarmt hem, niks gebeurt, ' zei Heremans. 'En we ontdekten dat dat niet waar is. Wat we ontdekten is een nieuwe manier om thermo-elektrische halfgeleiders te ontwerpen:materialen die warmte omzetten in elektriciteit. Conventionele thermo-elektrische apparaten die we de afgelopen 20 jaar hebben gehad, zijn te inefficiënt en geven ons te weinig energie, dus ze worden niet echt wijdverbreid gebruikt. Dit verandert dat begrip."

Magneten zijn een cruciaal onderdeel van het verzamelen van energie uit warmte:wanneer een kant van een magneet wordt verwarmd, de andere kant - de koude kant - wordt meer magnetisch, spin produceren, die de elektronen in de magneet duwt en elektriciteit creëert.

De paradox, Hoewel, is dat wanneer magneten opwarmen, ze verliezen de meeste van hun magnetische eigenschappen, ze in paramagneten veranderen - "bijna-maar-niet-helemaal magneten, Heremans noemt ze. Dat betekent dat, tot deze ontdekking, niemand dacht eraan om paramagneten te gebruiken om warmte te oogsten, omdat wetenschappers dachten dat paramagneten niet in staat waren om energie te verzamelen.

Wat het onderzoeksteam vond, Hoewel, is dat de paramagnonen de elektronen slechts een miljardste van een miljoenste van een seconde voortduwen - lang genoeg om paramagneten levensvatbare energie-oogsters te maken.

Het onderzoeksteam, een internationale groep wetenschappers uit de staat Ohio, North Carolina State University en de Chinese Academie van Wetenschappen (allemaal gelijkwaardige auteurs van dit tijdschriftartikel) - begonnen met het testen van paramagnonen om te zien of ze dat konden, onder de juiste omstandigheden, zorgen voor de nodige spin.

Wat ze vonden, Heremans zei, is dat paramagnons doen, in feite, produceren het soort spin dat elektronen duwt.

En dat, hij zei, zou het mogelijk maken om energie op te vangen.