Malpli da forvarmo, pli da elektra kurento
Ĉe teknikaj aparatoj daŭre perdiĝas energio en formo de forvarmo. Helpe de certaj materialoj eblas reĉerpi parton de tiu energio en formo de elektra kurento. Vienaj esploristoj nun sukcesis deĉifri la konduton de tiaj materialoj.
Jam komence de la 19-a jarcento la germana fizikisto Thomas Johann Seebeck malkovris ke temperaturaj diferencoj laŭlonge de elektre konduktivaj materialoj kaŭzas elektrajn tensiojn. La efiko, kies nomon portas tiu fenomeno, estas aplikata ĉefe por la mezurado de temperaturoj. Sed ĝi povas ankaŭ esti aplikata por ĉerpi el la temperaturdiferencoj, kiuj ekzemple ekestas pro la forvarmo de maŝinoj, elektran kurenton.
Se oni ekzemple kunligas la varmegan eksteraĵon de rubgasa tubo helpe de taŭga materialo kun la malpli varma ĉirkaŭaĵo, tiam parto de la alikaze perdita varmo povas esti reĉerpata. Por ke tiu procezo funkciu efike, la aplikata materialo unuflanke devas posedi altan elektran konduktivon. Aliflanke ĝi devus laŭeble bone izoli temperature la varmegajn kaj malvarmajn zonojn unuj de la aliaj, ĉar alikaze la temperaturoj emus egaliĝi kaj tiel ili forviŝus la efikon.
Kiel aparte multpromesaj montriĝis tiucele materialoj kun speciala kristala strukturo el etaj molekulaj kaĝoj en kiuj estas enŝlositaj unuopaj atomoj. Tia atomo povas ja oscili en sia kaĝo, sed ĝi ne estas fikse instalita en la kristala krado. Esplorista grupo de la Teknika Universitato de Vieno nun sukcesis trovi klarigon kial tiuj materialoj estas tiel malbonaj konduktantoj de varmo.
En solida korpo la varmo disvastiĝas en formo de kradaj osciloj kiuj moviĝas kiel ondoj - la tiel nomataj fononoj - tra la materialo. Se tia ondo trafas malfiksan atomon en kaĝo, ĝi donacas parton de sia energio al ĝi. "La atomo je certa maniero forprenas de la ondo ĝian impeton", klarigas esploristino. "Tio bremsas la disvastiĝan rapidecon de la fononoj kaj kondukas al la suprize malalta konduktivo por varmo."
Por malkaŝi la sekreton de la efiko, la esploristoj plenumis multajn eksperimentojn kun diversaj materialoj kaj disvolvis komputilajn simulmodelojn por modeligi la kvantum-mekanikajn procezojn. Helpe de la nova koncepto nun eblas pli bone kompreni la konduton de tiaj materialoj por povi pli celite serĉadi pri ankoraŭ pli efikaj materialoj por termoelektraj aplikoj.
