ინჟინრები სითბოს ჩვეულებრივ "უვარგის ენერგიად" მიიჩვენენ, ვინაიდან რთულია მისი რაიმე გამოსადეგად გარდაქმნა, რაც შესაძლოა თერმოელექტრულ ნივთიერებათა ახალმა კლასმა გამოასწოროს მას შემდეგ, რაც მკვლევრებმა გადაწყვიტეს ჩვეულებრივი მიდგომა შეებრუნებინათ. მოცემულ მოვლენას Science Advances-ში გამოქვეყნებული ნაშრომი ხსნის, რომელიც უკეთეს ალტერნატივათა ძებნას დააჩქარებს.

როგორც სახელი გვეუბნება, თერმოელექტრული ნივთიერებები სითბოს ელექტრობად გარდაქმნის, რა დროსაც მდუღარე წყლის ფაზას ტოვებს, რომელიც ელექტრობის წარმოქმნისას ხშირად გამოიყენება ხოლმე. მიუხედავად ამისა, ღირებულებისა და არაეფექტურობის გამო, თერმოელექტრულ გენერატორებს მხოლოდ სპეციფიკურ შემთხვევებში იყენებენ, თუნდაც მარსის Perseverance rover-ის მსგავსი კოსმოსური ხომალდის ენერგომომარაგებისას, სადაც მსუბუქი, საიმედო ენერგიის წარმოქმნა მის ფასზე მნიშვნელოვანია.

თერმოელექტრული ნივთიერებები ზედმეტად ძვირია და საყოველთაო გამოყენების შემთხვევაში ძალიან დამაბინძურებელი, რაც შესაძლოა შეიცვალოს ალტერნატივებით, რომლებიც მძიმე ელემენტებს მაგნიუმით ანაცვლებს და ალბათ, მომავალში უკეთეს ვარიანტებიც გვიჩვენებს ფართო მოხმარებისთვის.

თერმოელექტრული ნივთიერებები ცხელსა და ცივ მხარეებს შორის ელექტროდენის წარმოქმნით მუშაობს. საუბედუროდ, თუ მასალა სითბოსაც ისევე გადასცემს, როგორც ელექტრობას, ტემპერატურა თანაბრდება, რაც ელექტროდენის ნაკადს წყვეტს, ამიტომაც ნივთიერებები თერმულად საიზოლაციო უნდა იყოს, რაც მძიმე მეტალებს უფრო ახასიათებს, ვიდრე მსუბუქებს, ამიტომაც სფეროში მოღვაწეები უფრო დიდ ატომებზე ამახვილებდნენ ხოლმე ყურადღებას.

როდესაც სხვა მეცნიერებმა მაგნიუმის შემცველი ნივთიერებები გამოსცადეს, აღმოაჩინეს, რომ ამან გასაოცარი წარმატებით იმუშავა.

დიუკის უნივერსიტეტის დოქტორმა ოლივიე დელერმა დაადასტურა, რომ Mg₃Sb₂ და Mg₃Bi₂ იმაზე სამჯერ უკეთ მუშაობდა, ვიდრე ელემენტები კალციუმი და იტერბიუმი, რომელთაც მეტი პროტონი და მსგავსი ქიმიური თვისებები გააჩნიათ, რამაც შესაძლოა ასევე ახსნას მოულოდნელი ფენომენი.

მაგნიუმის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი უპირატესობა მისი დაბალი ფასია, ამავდროულად, ის გავრცელებული ელემენტია და ბუნებასაც შედარებით ნაკლებად აბინძურებს. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ყველაფერი კალციუმსაც ახასიათებს, სხვა ნივთიერებების შემთხვევაში იგივენაირად არ ხდება.

"ტრადიციული თერმოელექტრული ნივთიერებები ტყვიის, ბისმუთისა და ტელურიუმის მსგავს მძიმე მეტალებს ეფუძნება — ელემენტებს, რომლებიც გარემოსთვის არც უსაფრთხოა და არც ძალიან გავრცელებული. მაგნიუმის შემცველ ნივთიერებებს თვალშისაცემად დაბალი თერმოელექტრული გამტარობა აქვს, დაბალი სიმკვრივისდა მიუხედავად", — განაცხადა დელერმა.

ამასთანავე, მაშინ, როცა მაღალტემპერატურული თერმოელექტრული ეფექტები ხშირია, Mg₃Sb₂ და Mg₃Bi_2, დაახლოებით, ოთახის ტემპერატურაზეც კარგად მუშაობს.

მიუხედავად ამისა, დელერი არ თვლის, რომ თერმოელექტრული წარმოების მომავალი ეს კონკრეტული ნივთიერებები იქნება. სტიბიუმი და ბისმუთი განსაკუთრებით გავრცელებული არ არის, სტიბიუმის წარმოება კი საკმაოდ აბინძურებს გარემოს. ისევე, როგორც ფარმაცევტულ საშუალებათა ძირითადი ნაწილი დამაიმედებელი, მაგრამ ნაკლის მქონე მოლეკულას სახესხვაობებია, დელერი იმედოვნებს, რომ ბოლოს გამოკვლეული მაგნიუმის შემცველი ორი ნივთიერება, რომელთაც ზინტლის სახელით ცნობილი კლასი მოიცავს, უკეთეს ალტერნატივებამდე გვიჩვენებს გზას.

"ქიმიური კვლევებისას ახალ ნივთიერებათა შესაძლებლობების გამოცდა ხშირად ერთი ელემენტის სხვით ჩანაცვლებას და დაკვირვებას მოიცავს. როგორც წესი, მათ პერიოდულობის სისტემაში ქიმიურად მსგავსი ელემენტებით ვანაცვლებთ, ზინტლის კლასის გამოყენების ერთი დიდი უპირატესობა კი ისაა, რომ ექსპერიმენტები შეგვიძლია მრავალი სხვადასხვა ელემენტითა და კომბინაციებით ჩავატაროთ", — თქვა ნაშრომის მთავარმა ავტორმა, ჯინგქსუან დინგმა.

თუმცა ამის გაკეთება ცდისა და შეცდომის მეთოდითაც შეიძლება, დინგი და დელერი იმედოვნებენ, რომ პროცესს მაგნიუმის წარმატების მიზეზების გარკვევით შეამოკლებენ. მათ შეისწავლეს, რომ მაგნიუმის ბმა სითბოს გავლას უშლის ხელს, სითბოს ტალღები კი, რომელთაც ვიბრაციები მიაქვს ნივთიერების თბილი მხარიდან ცივისკენ, ფაქიზად მოგზაურობის ნაცვლად, ერთმანეთთან ინტერფერირდება.