Sıcaklık değişimlerini kullanarak enerji üretmek ve enerji kullanarak sıcaklık değişimleri yaratmak, bilim insanları tarafından yıllardır üzerinde çalışılan bir alan. Yapılan tüm çalışmaların amacı, termoelektrik prensipleri temel alınarak, verimliliği yüksek olan bir materyal keşfederek bu materyalin iki ucu arasındaki sıcaklık farkından yararlanıp elektrik üretecek cihazlar geliştirebilmek.
MIT araştırmacılarının bu alanda yaptıkları çalışmalar sonucu üretilen yeni materyal, termoelektrik alanında enerji üretimini, 5 kat daha verimli hale getiriyor.
Araştıram ekibinin başındaki Brian Skinner'a göre, bu materyal sayesinde, şu an için efektif olmayan pek çok cihaz, birdenbire hayli efektif hale gelecek. Örneğin araçlarımızda termoelektrik prensiplerini kullanarak, motordan gelen sıcaklığı enerjiye çevirerek kullanabilecek duruma gelebileceğiz. Ya da daha geniş bir açıdan bakarsak, nükleer santrallere bu materyallerden üretilen cihazlar koyarak, dışarı verilen ısıyı elektrik enerjisi olarak reaktöre geri aktarabileceğiz.
Materyallerin enerji üretme verimliliği, farklı sıcaklık değişimlerine elektronlarının nasıl tepkiler verdiğine bağlı. Bugüne kadar üretilen materyaller, elektronlarını ısı aracılığıyla yeterli enerji miktarına çıkarmak pek mümkün olmadığından, çok sınırlı bir termoelektrik enerji üretme kapasitesine sahipti.
Bu sorunu çözmek için araştırma ekibi, dikkatlerini topolojik yarı metallere verdi. Laboratuvarda üretilen bu yeni materyallerin elektronları, bir üst enerji seviyelerine çok daha kolay çıkarılabiliyordu. Fakat bu esnada ortaa çıkan pozitif yüklü parçacıklar, elektronlardan ortaya çıkan ısıyı nötrlüyorlardı.
Araştırmacılar bu sorunuysa, materyal üzerindeki manyetik alanın kuvvetini artırarak çözdüler. Böyle bir kuvvet uygulandığında, elektronlar ve delikler materyalin farklı uçlarına doğru hareket ediyorlardı. Elektronlar soğuk tarafa giderken, delikler ise sıcak tarafta yer alıyordu. Böylelikle, aynı materyalden, sadece manyetik alanı güçlendirerek giderek daha büyük bir enerji üretimi sağlanabiliyordu.
Şimdilik yüksek miktarda enerji üretimleri, yalnızca çok kuvvetli manyetik alanlarda gerçekleşiyor. Bu alanlar da sadece birkaç tesiste oluşturabiliyor. Araştırmacıların bir sonraki hedefi, daha zayıf manyetik alanlarda da aynı miktarda enerji üretebilmek ve daha da efektif materyaller üretebilmek.
