Выявлен новый эффект Нернста в трехслойном графене без необходимости применения магнитных полей. Это открытие создает условия для создания современных термоэлектрических устройств.
Термоэлектрическое преобразование энергии, позволяющее извлекать электроэнергию из тепла, успешно используется в космосе, военной сфере и промышленности. Оно основано на эффектах Зеебека и Нернста, возникающих при температурной разнице в полупроводниках. Ранее эффект Нернста наблюдался преимущественно в системах с нарушенной временной симметрией или в условиях наличия магнитных полей, сообщает Phys.org.
Группа исследователей из Фуданьского и Пекинского университетов провела эксперименты, подтвердившие существование нелинейного эффекта Нернста (NNE) в трехслойном графене ABA, где временная симметрия была сохранена, а внешнее магнитное поле отсутствовало. Для исследования эффекта ученые разработали специальную установку с датчиками Холла, встроенными нагревателями и термометрами. Применяя низкие частоты и синусоидальный ток, они смогли точно настроить температурный градиент в образце. Эта методика позволила выявить новый эффект.
Выяснилось, что NNE проявляется как четвертая гармоника поперечного напряжения. То есть реакция материала на изменение температуры имеет нелинейный характер, в отличие от классического эффекта Нернста. Исследователи достигли впечатляющего 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 значительное прикладное значение. Это открывает возможности для разработки компактных и эффективных термоэлектрических устройств, которые могут непосредственно преобразовывать тепло в электричество без громоздких магнитных систем.
Хотя эксперименты были проведены при сверхнизкой температуре, ученые ставят перед собой высокие цели — перенести эффект на комнатную температуру. Также планируется исследовать аналогичные эффекты в других немагнитных материалах и попытаться усилить NNE с помощью внешних магнитных полей. Таким образом, это открытие создает основу для новых методов преобразования тепла в электричество, которые будут иметь важное значение для энергетической отрасли в будущем.
В то же время российские физики достигли выдающихся результатов в области поляритоники, разработав микрорезонатор с рекордной добротностью для России и Европы, составившей 54 тысячи.
Фото: hi-tech.mail.ru