Вчені синтезували термоелектричні плівки з похідних фуллерену, що містять різну кількість допанту, що забезпечує провідність n-типу, і бічних груп з тріетиленгліколю, що сприяють впорядкуванню молекул. Ефективність перетворення тепла в електрику нового матеріалу досягала значення 0,34 при 120 градусах Цельсія. Результати дослідження опубліковані в журналі.
Термоелектричні матеріали використовують для перетворення зайвої теплової енергії в електрику, а також для передачі або відведення тепла. Властивість перетворювати теплову енергію на електрику і навпаки оцінюють за термоелектричною добротністю, яка залежить від її коефіцієнта Зеєбека, електропровідності, температури і теплопровідності. Ідеальний термоелектрик повинен відповідати концепції «фононне скло - електронний кристал»: речовини повинні проводити електрику так само добре, як кристалічний провідник, а тепло - погано, як скло.
Поки такого матеріалу немає, проте вчені намагаються досягти мети шляхом створення наноструктур з неорганічних кристалів, знижуючи таким чином теплопровідність. Такі структури зазвичай крихкі і містять або токсичні, або рідкісні елементи, що унеможливлює їх використання в областях техніки на зразок носимих або портативних гаджетів. Термоелектрики з органічних речовин виходять погані, хоч їх і легше синтезувати, а також у них є властивості «фононних стекол» за рахунок слабких ван-дер-ваальсових взаємодій. Однак їхня молекулярна структура зазвичай не впорядкована настільки, щоб бути схожою з «електронними кристалами».
Фуллерен С60 за рахунок своєї жорсткої структури погано проводить тепло, а при модифікації його структури бічними групами, що проводять електрони, і алкільними радикалами, що ще більш знижують теплопровідність, може стати і хорошим термоелектриком. Jian Liu (Лю Цзянь) з колегами з Гронінгенського університету припустили, що похідне фуллерена з тріетиленгліколевими бічними ланцюгами забезпечить як електронну провідність, так і жорстку молекулярну структуру. Вчені синтезували плівки з похідних фуллеренів, що відрізняються кількістю етиленгліколевих ділянок, і n-допантом 4- (2,3-дигідро-1,3-диметил-1H-бензимідазол-2-ил) -N, N-диметилбензаміном, що підвищує електропровідність. Варіюючи тип бічного ланцюга фуллеренів, концентрації допанту і температуру випалу одержуваних плівок, дослідники підібрали умови створення матеріалів з кращими властивостями.
Електропровідність матеріалу склала більше 10 сіменс на сантиметр, а теплопровідність виявилася дуже низькою - менше десятої Ватт на метр на кельвін. У підсумку добротність матеріалу досягла вищого на сьогоднішній день для подібного матеріалу значення: 0,34 при 120 градусах Цельсія.
За словами авторів, їх робота доводить застосовність концепції «фононне скло - електронний кристал» до органічних термоелектриків і підштовхне до створення нових матеріалів з високими значеннями термоелектричної добротності.
Торік інша група вчених повідомила про створення речовини з рекордно високою термоелектричною ефективністю зі значенням від п'яти до шести. Однак структура була стабільна тільки у вигляді плівки на субстраті, що сильно обмежує її застосовність. Гарна в застосуванні може бути термоелектрична фарба, яку представили корейські вчені. Її можна було наносити на поверхні будь-яких форм, і при нагріванні до 450 градусів Цельсія вона утворювала плівку, здатну перетворювати тепло в електрику.