“这是一个令人兴奋的突破，因为这使我们能够解开限制热电性能的两种不利耦合特性，”纳米材料专家Ganpati Ramanath和伦斯勒理工学院（RPI）的John Tod Horton '52材料科学与工程教授说。谁领导了这支球队。“此外，我们的方法适用于纳米晶体和散装材料，这与应用相关。
热电材料可以将电压转换为热梯度 - 使材料的一侧变热或变冷 - 反之亦然。材料能够将电压转换为热梯度的效率主要取决于材料的品质因数。最先进的热电材料效率不高，限制了它们在小型应用中的应用，例如野餐冰箱，家用热水器，汽车座椅气候控制和夜视镜。随着品质因数的显着改善，热电材料可用于更先进的应用，例如收集发电厂和发动机中的废热，以及冷却计算机芯片。“所有能源损失中有70％是热量。如果我们能够从废热中产生更多5％的电力，我们将会对电力生产和减少二氧化碳排放产生重大影响，”Theo Borca说道。 Tasciuc是伦斯勒机械工程教授，也是该团队的重要成员，拥有热物理和系统方面的专业知识。“Thermoelectrics还可以实现高效，紧凑和模块化的热泵系统，从而彻底改变汽车和建筑物应用中的空调。”
热电材料的品质因数取决于三个特性：电导率- 材料传导电子的能力;塞贝克系数 - 交叉转换电和热的能力;和导热性 - 材料传导热量的能力。对于高品质因数，材料具有高导电率，高塞贝克系数和低导热率。实现高品质因数的一个障碍是电导率和塞贝克系数具有反比关系;一个增加其他减少。“通过掺杂碲化铋含有数百万分之几的硫，我们能够提高纳米晶体中的导电率和塞贝克系数，以及由纳米晶体制成的散装材料，”Ramanath说。该研究表明，散装材料的品质因数增加了80％。“更高的掺杂或使用其他掺杂剂可以实现更大的改进。”
该研究详见于2016年5月11日的“先进材料”在线期刊“在碲化铋中利用拓扑带效应，通过等效掺杂大大提高热电性能”。这项工作是密苏里大学伦斯勒分校和德国马克斯普朗克固态研究所的研究人员之间的合作。对于这项工作，Devender--该论文的第一作者和Ramanath的博士生 - 获得了Rensselaer材料科学与工程系的Norman Stoloff研究生卓越研究奖。Devender目前在GlobalFoundries Inc.工作。
Ramanath的研究体现了新理工学院正在开展的工作，解决了困难和复杂的全球挑战，跨学科和真正合作的需求，以及最新工具和技术的使用，其中许多工具和技术都是在伦斯勒开发的。他的研究重点是纳米材料和电子和能源应用的接口。他的研究包括通过定向合成和组装开发新型散装材料和薄膜，以及创造具有新颖或独特性质的分子定制界面。Ramanath最近的发现包括一类新的热电纳米材料 - 包括这种硫掺杂碲化铋的新变种硒化物 - 由雕刻纳米结构组件构建，用于高效固态制冷和废热收集，以及纳米分子层“纳米胶”，可加入不粘材料，抑制化学混合，促进热传输。
