La nanotechnologie pour faire des semi-conducteurs propres et efficients

Dans le journal Science, les scientifiques de l’Institut de Technologie du Massachusetts, (MIT) et du Boston College, ont déclaré que leur méthode utilisant la nanotechnologie fournissait une façon peu couteuse de réaliser une grande amélioration de l’efficience thermoélectrique.

« Cette méthode utilisant la nanotechnologie conduit 40% moins de chaleur » a déclaré le physicien Zhifeng Ren du Boston College. « Afin de réaliser cette conduction de chaleur amoindrie, nous avons besoin de grains plus petits pour qu’il y en ait plus qui puissent bloquer le flux de chaleur ».

Des grains plus petits de ce matériau semi-conducteur, en l’occurrence du bismuth antimoine tellurium, isolent et redirigent la chaleur, ce qui fait que ce composé peut être utilisé soit pour refroidir soit pour générer de l’électricité.

« Ces matériaux thermoélectriques sont déjà utilisés dans de nombreuses applications mais ce semi-conducteur traité par la nanotechnologie a un impact plus important » a ajouté Gang Chen, un professeur d’ingénierie mécanique au MIT qui a également travaillé à cette étude.

Le semi-conducteur transformé pourrait avoir des applications dans l’énergie solaire, la réfrigération, les systèmes de pots d’échappement et même pour certaines applications plus prosaïques.

« On peut utiliser ce genre d’appareil de refroidissement pour les sièges de voitures équipés d’un système de refroidissement dans les voitures de luxe » a déclaré Zhifeng Ren.

« On peut l’utiliser dans les glacières pour pique-nique. Beaucoup d’instruments scientifiques ont besoin d’un système confiné de refroidissement » a-t-il indiqué. « On peut aussi l’utiliser pour générer de l’électricité. Dans tout endroit où vous avez une source de chaleur comme un pot d’échappement de voiture, on peut générer de l’électricité à partir de la chaleur et économiser de l’essence ».

Un brevet commun a été donné à Boston College et au MIT pour cette technologie et les écoles l’ont donné à la start-up des deux scientifiques, GMZ Energy.

« La méthode de synthèse de nanostructure que nous développons est peu coûteuse et peut être directement étendue à une production de masse » ont-ils écrit dans leur article. « ces résultats ouvrent la voie à une façon très efficace d’améliorer la performance des matériaux thermoélectriques ».

L’effet thermoélectrique, découvert au début du 19^ème siècle, implique la transformation directe des différences de température en voltage électrique, et réciproquement.

Si un bout d’un appareil est plus chaud ou plus froid que l’autre, la différence peut être utilisée pour garder l’électricité.

Les matériaux thermoélectriques peuvent être utilisés pour contrôler les températures mais la génération de l’effet est inefficace parce que la plupart des matériaux qui conduisent l’électricité conduisent également de la chaleur donc leur température s’harmonise rapidement.

Les scientifiques ont cherché à trouver des matériaux qui conduisent l’électricité mais ne conduisent pas la chaleur de la même façon.

L’équipe a travaillé avec le bismuth antimoine tellurium, un semi-conducteur souvent utilisé.