Сайт переехал physreal.com

В такой ситуации становится актуальной проблема разработки миниатюрных устройств, преобразующих тепловую энергию в электрическую, с тем чтобы хотя бы частично снизить потери энергии от работы информационных систем. Одна из возможных схем подобного устройства, основанная на использовании электрических цепей с участием молекул фуллерена С₆₀, предложена и проанализирована группой исследователей из Univ. Autónoma de Madrid (Испания) и Lancaster Univ. (Великобритания) [1]. Согласно этому подходу (см. рис.), на поверхность золотой подложки наносится крайне разбавленный раствор фуллерена С₆₀, после высушивания которого на поверхности остаются островки, содержащие одну или несколько молекул.

Схема устройства для проведения измерений термоэдс.

С целью проведения электрических измерений зонд сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), к которому приложено базовое напряжение, передвигался по поверхности образца. При этом, во избежание контакта между зондом СТМ и подложкой направление движения менялось на противоположное в момент, когда проводимость цепи опускалась ниже пороговой величины G₀ = 2e²/h, соответствующей квантовой баллистической проводимости (здесь е – заряд электрона, h – постоянная Планка). При наличии разности температур ΔT между подложкой и наконечником СТМ в цепи возникает дополнительная разность потенциалов ΔV, величина которой пропорциональна ΔT, причем коэффициент пропорциональности представляет собой термоэдс рассматриваемого перехода. Измерения термоэдс проводили при двух перепадах температуры (12 и 25 К) на нескольких десятках образцов, примерно половина из которых содержала одну молекулу С₆₀, а другая половина содержала димеры (С₆₀)₂. Согласно измерениям, термоэдс контакта, содержащего единичную молекулу С₆₀, варьируется от 18 до 23 мкВ/К, что является рекордом для контактного термоэдс. В случае контактов, содержащих димеры (С₆₀)₂, величина термоэдс варьируется в диапазоне от 25 до 50 мкВ/К. При этом величина термоэдс, усредненная по нескольким десяткам образцов, составляет 33 мкВ/K. Обнаруженная в эксперименте растущая зависимость термоэдс контакта от числа содержащихся в нем молекул С₆₀ подтверждается результатами квантовомеханических расчетов, проведенных на основе теории функционала плотности с использованием техники функций Грина. Согласно этим расчетам, контакт, содержащий цепочку из трех молекул С₆₀, должен иметь термоэдс, в 4 раза превышающий соответствующую величину для контакта на основе единичной молекулы.

 

1. C.Evangeli et al., Nano Lett. 13, 2141 (2013).