导读
近日，英国华威大学的一项最新研究表明，采用一种如同原子一般薄的一维纳米材料，可以将废热更高效地转化为电力，从而为生成可持续的能源开辟了一条新途径。
背景
热电材料，可以采集废热并将其转化为电力，是一种非常受欢迎的、环境友好的可再生能源。对于其原理和用途，笔者在以往中已经多次介绍过，这里就不赘述了。
（图片来源：Ashutosh Tiwari / 犹他大学）
然而，对于热电材料大规模应用来说，热电转化效率是非常关键的因素之一。因此，科学家们都在迫切寻找提高热电转化效率的途径。例如，前不久笔者刚介绍过，美国麻省理工学院（MIT）的物理学家们研究发现，在强磁场作用下，拓扑半金属材料的热电转化效率将得以显著提升。
（图片来源：Chelsea Turner/MIT）
创新
然而，近日在提升热电转化效率方面，科学家们又取得了新进展。英国华威大学的一项最新研究表示，采用一种如同原子一般薄的一维纳米材料，可以将废热更高效地转化为电力，从而为生成可持续的能源开辟了一条新途径。
这项研究由华威大学物理系的 Andrij Vasylenko、Samuel Marks、Jeremy Sloan、 David Quigley 领导的团队与剑桥大学以及伯明翰大学合作开展。相关论文发表于《ACS Nano》杂志。
技术
科学家们将材料尽可能地塑造成最薄的纳米线，从而实现效率最高的热电材料。
华威大学物理系博士、论文的第一作者 Andrij Vasylenko 评论说：“与三维材料相比，单独的纳米线传导的热量更少，同时传导的电力却更多。在一维材料中，这些特性会产生出前所未有的热电转化效率。”
包括伯明翰大学博士 Andrew J. Morris 的研究组在内的科研人员们，一直在研究将极窄的碳纳米管中的碲化锡 （tin telluride）结晶作为模板，以最低维形式构成这些热电材料。
在一项理论实验相结合的研究中，他们不仅能够建立起模板尺寸与生成的纳米线结构之间的直接依赖关系，也演示了这项技术如何用于控制碲化锡形成直径为一两个原子的纳米线的热电效率。
价值
论文第一作者 Vasylenko 博士对于这项研究成果感到兴奋不已：“这项研究开启一个新机遇，它不仅可用于制造新一代热电发电机，也可以在丰富且无毒的化学元素中探索用于热电学的候选材料。”
随着对于热电器件小型化和提高效率的需求不断增长，纳米结构为实现这个目标提供了一条重要途径。
关键字
热电、纳米、碳纳米管
【1】https://warwick.ac.uk/newsandevents/pressreleases/atomically_thin_nanowires
【2】Andrij Vasylenko, Samuel Marks, Jamie M. Wynn, Paulo V. C. Medeiros, Quentin M. Ramasse, Andrew J. Morris, Jeremy Sloan, David Quigley. Electronic Structure Control of Sub-nanometer 1D SnTe via Nanostructuring within Single-Walled Carbon Nanotubes. ACS Nano, 2018; DOI: 10.1021/acsnano.8b02261
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