Afvalwarmte kan efficiënter worden omgezet in elektriciteit met behulp van eendimensionale nanoschaalmaterialen zo dun als een atoom - een nieuwe manier om duurzame energie op te wekken - dankzij nieuw onderzoek van de Universiteit van Warwick.

Onder leiding van drs. Andrij Vasylenko, Samuël Marks, Jeremy Sloan en David Quigley van de afdeling Natuurkunde van Warwick, in samenwerking met de universiteiten van Cambridge en Birmingham, de onderzoekers hebben ontdekt dat de meest effectieve thermo-elektrische materialen kunnen worden gerealiseerd door ze te vormen tot de dunst mogelijke nanodraden.

Thermo-elektrische materialen oogsten restwarmte en zetten deze om in elektriciteit - en zijn zeer gewild als hernieuwbare en milieuvriendelijke energiebronnen.

Dr. Andrij Vasylenko, van de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Warwick en de eerste auteur van het artikel, commentaar:

"In tegenstelling tot 3-dimensionaal materiaal, geïsoleerde nanodraden geleiden minder warmte en tegelijkertijd meer elektriciteit. Deze unieke eigenschappen zorgen voor een ongekende efficiëntie van warmte-naar-elektriciteitsconversie in eendimensionale materialen."

De onderzoekers - waaronder de groep van Dr. Andrew J. Morris van de Universiteit van Birmingham - onderzochten de kristallisatie van tintelluride in extreem smalle koolstofnanobuisjes die werden gebruikt als sjablonen voor de vorming van deze materialen in hun laagste dimensionale vorm.

In een gecombineerd theoretisch-experimenteel onderzoek, ze waren niet alleen in staat om een ​​directe afhankelijkheid vast te stellen tussen de grootte van een sjabloon en de resulterende structuur van een nanodraad, maar ook om te demonstreren hoe deze techniek kan worden gebruikt voor het reguleren van de thermo-elektrische efficiëntie van tintelluride gevormd tot nanodraden met een diameter van 1-2 atomen.

Eerste auteur Dr. Vasylenko is enthousiast over waar dit onderzoek toe zou kunnen leiden:

"Dit opent de mogelijkheid voor het creëren van een nieuwe generatie thermo-elektrische generatoren, maar ook voor de verkenning van alternatieve kandidaatmaterialen voor thermo-elektriciteit onder overvloedige en niet-toxische chemische elementen."

Met een groeiende vraag naar zowel miniaturisatie als verbeterde efficiëntie van thermo-elektriciteit, nanostructurering biedt een haalbare route om beide doelstellingen te bereiken.

Hun resultaten worden gerapporteerd in het tijdschrift ACS Nano .