Trycket förbättrar materialens förmåga att omvandla värme till elektricitet och kan potentiellt användas för att skapa rena generatorer, enligt nytt arbete från ett team som inkluderar Carnegies Alexander Goncharov och Viktor Struzhkin publicerade i Naturmaterial .

Alternativa energikällor är nyckeln till att bekämpa klimatförändringar orsakade av koldioxidutsläpp. Föreningar med termoelektriska egenskaper kan omvandla termisk energis medfödda, fysiskt behov av att spridas från en varm plats till en kall plats till energi – att skörda elektricitet från temperaturskillnaden. I teorin, generatorer byggda av dessa material skulle kunna användas för att återvinna elektricitet från "bortkastad" värme som avges av andra processer, ger stora bidrag till landets energibudget.

Dock, ingenjörer har inte kunnat förbättra rumstemperaturprestandan för något termoelektriskt material på 60 år, vilket innebär att enheter som är byggda för att dra fördel av denna förmåga endast är praktiska för vissa mycket specifika tillämpningar, inklusive avlägsna gasledningar och rymdfarkoster.

"Vår mätning av effektiviteten hos termoelektricitet i rumstemperatur har inte visats på mer än ett halvt sekel, " sade Goncharov. "Termoelektriska föreningar har visat förbättrad prestanda vid höga temperaturer, men vi behöver verkligen att de fungerar bra i rumstemperatur för att få ut det mesta av deras potential för grön energi."

Det är just den typen av problem som materialvetenskap är lämpad att ta itu med.

Forskargruppen – ledd av Liu-Cheng Chen från Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research – fann att de kunde förbättra den termoelektriska förmågan hos blyselenid genom att applicera tryck och blanda in laddade partiklar av krom.

Genom att klämma materialet i diamantstädcellen — som fungerade som ett slags "kemiskt tryck" — och tillsätta krom, blyseleniden uppmuntrades att genomföra en strukturell omordning på atomnivå, möjliggör den mest effektiva demonstrationen av termoelektrisk generering i rumstemperatur som någonsin registrerats.

Under 30, 000 gånger normalt atmosfärstryck, den kromdopade blyseleniden kunde producera elektricitet med samma effektivitet som de högpresterande termoelektriska materialen gör vid 27 grader Celsius (80 grader Fahrenheit).

"Vårt arbete presenterar ett nytt sätt att använda kompressionstekniker för att förbättra den termoelektriska prestandan, föra oss närmare praktiska tillämpningar som kan hjälpa till att bekämpa klimatförändringar, "avslutade Xiao-Jia Chen från Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research (tidigare Carnegie).