Memajukan pengeditan gen dengan varian CRISPR / Cas9 baru - ScienceDaily
Teknologi

Beberapa jenis semikonduktor beralih untuk meningkatkan konversi termoelektrik limbah panas – ScienceDaily


Dalam beberapa tahun terakhir, konsumsi energi di negara maju agak boros. Hampir dua pertiga dari total energi biasanya dibuang ke lingkungan sebagai “limbah panas”, yang pada akhirnya berkontribusi pada pemanasan global. Menemukan cara untuk menggunakan panas ini secara produktif telah menjadi prioritas utama setiap peneliti material.

Salah satu dari berbagai cara yang mungkin untuk memanfaatkan limbah panas ini sebagai listrik adalah menggunakan apa yang dikenal sebagai “konversi termoelektrik” – suatu proses yang menggunakan perbedaan suhu dalam semikonduktor untuk langsung diubah menjadi tegangan listrik. Perangkat termoelektrik termasuk semikonduktor tipe-p dan tipe-n dengan dua tipe pembawa muatan, yaitu elektron dan lubang. Semikonduktor tipe-p dan tipe-n dihubungkan secara seri untuk menghasilkan tegangan termoelektrik yang besar. Oleh karena itu, perlu dikembangkan semikonduktor tipe-p dan tipe-n dengan efisiensi konversi termoelektrik yang tinggi.

Satu bahan semikonduktor tertentu yang baru-baru ini menjadi perhatian para ilmuwan adalah timah monoselenide (SnSe), yang dilaporkan menunjukkan nilai indeks kinerja konversi termoelektrik tertinggi di dunia ZT. Namun, SnSe tidak mampu mengendalikan jenis pembawa muatan dengan mudah. Doping dengan ion alkali meningkatkan kinerja termoelektrik tipe-p tetapi ion alkali adalah elemen yang mudah menguap dan menyebar, dan tidak cocok untuk aplikasi suhu tinggi. Sebaliknya, menambahkan bismut dan yodium untuk menjadikannya tipe-n, menghasilkan konsentrasi elektron yang rendah.

Dalam studi baru yang diterbitkan di Material Fungsional Lanjutan, tim ilmuwan dari Tokyo Tech, Jepang, dipimpin oleh Prof Takayoshi Katase menemukan bahwa ketika didoping dengan antimon (Sb), SnSe, dilambangkan sebagai (Sn1-xSbx) Se, menunjukkan peralihan jenis konduksi yang aneh. Secara khusus, tim mengamati bahwa pada konsentrasi doping rendah, (Sn1-xSbx) Se dimulai dengan konduksi tipe-p tetapi beralih ke tipe-n dengan meningkatnya doping, dan akhirnya beralih kembali ke tipe-p untuk konsentrasi tinggi. Analisis dan perhitungan yang rumit mengungkapkan mekanisme peralihan jenis muatan yang menarik, yang ditemukan oleh tim, berkaitan dengan distribusi situs substitusi Sb antara Sn dan Se. Mereka menghubungkan perilaku peralihan ini dengan peralihan situs substitusi utama Sb dari Se (SbSe) ke Sn (SbSn) dengan meningkatnya doping.

Ilmuwan menjelaskan bahwa pada konsentrasi Sb yang sangat rendah, konduksi tipe-p terjadi semata-mata karena lubang yang disuplai oleh kekosongan Sn. Tetapi seiring dengan meningkatnya doping, SbSn mulai mendonasikan elektron sementara SbSe membentuk “pita pengotor” yang memungkinkan konduksi melaluinya, menghasilkan perilaku tipe-n yang diamati. Namun, saat level doping semakin meningkat, level Fermi mendekati level midgap yang terletak di antara pita pengotor SbSe dan pita konduksi minimum, menghasilkan konduksi tipe-p.

Dengan wawasan luar biasa yang ditawarkan, hasilnya tidak diragukan lagi merupakan pengubah permainan potensial untuk SnSe. Namun, Prof. Takase meramalkan cakupan yang lebih luas. “Sekarang setelah kami memahami mekanisme yang berperan dalam pengalihan polaritas SnSe yang didoping Sb, kami berharap dapat mengoptimalkan proses sintesis massal untuk lebih meningkatkan kinerja termoelektriknya dan, pada gilirannya, mewujudkan perangkat konversi termoelektrik berkinerja tinggi dengannya,” tebak Prof. Katase.

Terlebih lagi, para peneliti juga berharap bahwa kontrol polaritas berbasis doping-site-switching akan menjadi lebih fleksibel di masa depan dan dapat diterapkan pada bahan semikonduktor lain yang jenis pengangkutnya sulit untuk dikendalikan. Kami berharap hal ini mengarah ke masa depan di mana limbah panas tidak akan menjadi limbah lagi!

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Institut Teknologi Tokyo. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney