Dispositivi termoelettrici con efficienza elevata, grazie alla spintronica
I ricercatori finanziati dall’UE hanno sviluppato e sperimentato nuovi materiali e dispositivi che utilizzano tale tecnologia di conversione all’avanguardia per raccogliere in modo più efficiente l’energia dispersa come il calore di scarto e trasformarla in energia elettrica. La tecnologia termoelettrica che converte il calore di scarto di ritorno dalle inquinanti centrali elettriche in energia elettrica potrebbe potenzialmente far risparmiare energia e ridurre le emissioni nocive. I dispositivi convenzionali che utilizzano l’effetto Seebeck offrono vantaggi quali basso costo e resistenza, ma la loro efficienza di conversione energetica in molti casi è insufficiente. Grazie al il progetto THERMO-SPINTRONIC (High performance energy conversion by the interplay between thermoelectricity and spin Seebeck effect), finanziato dall’UE, i ricercatori hanno aggirato questo ostacolo mediante la progettazione di nuovi dispositivi termoelettrici che combinano il tradizionale effetto Seebeck e l’effetto Seebeck di spin. I dispositivi con effetto Seebeck di spin convertono il calore in energia di spin degli elettroni. Quando un gradiente di temperatura viene applicato sull’interfaccia tra un conduttore elettrico e un magnete, si genera una tensione centrifuga a livello termico, la quale inietta una corrente di spin nel conduttore. Oltre ai metalli, l’effetto Seebeck di spin è stato dimostrato anche per semiconduttori e isolanti. L’effetto Seebeck di spin regala un nuovo input al campo della spintronica, consentendo la versatile generazione di correnti di spin partendo dal calore. Inizialmente i ricercatori hanno studiato gli ossidi metallici costituiti da ossidi conduttivi noti come la magnetite, con lo scopo di ottenere nuove informazioni sull’interazione tra queste due tipologie di effetto Seebeck. Delle eterostrutture ottimizzate, composte da molteplici doppi strati aventi uno strato ferromagnetico e uno strato non magnetico, hanno dimostrato di massimizzare con successo la tensione di spin e quindi la conversione da spin a carica. Con il progetto THERMO-SPINTRONIC, il settore termoelettrico potrebbe aver compiuto un notevole passo in avanti, attraverso le intuizioni relative ai processi fondamentali dell’effetto Seebeck di spin e grazie alla creazione di nuovi dispositivi che offrono efficienze di conversione da calore a elettricità molto più elevate.
Parole chiave
Termoelettrico, spintronica, calore di scarto, THERMO-SPINTRONIC, effetto Seebeck di spin
