由国家材料科学研究所提供
(左)解释两个电子结构参数的示意图:电荷转移能(δ)和现场库仑排斥能(U)
(右)δ和U值的曲线图，表示可以找到具有理想热电转换特性的材料的区域
鸣谢:Isao Ohkubo /国家材料科学研究所 国家材料科学研究所(NIMS)通过建立与材料热电转换性能相关的电子结构参数数据库，并对数据库进行综合分析，成功地开发了一种设计热电材料的新方法
这种方法可用于开发更高性能的热电材料
热电转换是一种可行的收集能源的方法，有助于实现低碳经济，并为物联网设备供电，这是一种关键的数字转换技术
为了这些目的，必须开发更有效的热电材料
热电转换是一个众所周知的物理现象:电是在有温度梯度的固体材料中产生的
已经进行了大量的努力来发现高效的热电材料
开发高性能热电材料的传统方法是分析表现出高效热电转换的材料的电子结构，并研究相关机制
到目前为止，这些研究都集中在单个材料的机制上，而不是试图找到它们之间的共性
该研究小组发现了高性能热电材料共有的电子结构特性，并成功开发了一种多功能材料设计方法
该研究小组首先构建了一个数据库，其中包含已知与材料热电转换特性相关的两个电子结构参数:电荷转移能(δ)和现场库仑排斥能(U)
数据是从包含过渡金属离子的各种材料中收集的——在过去已经在这些材料组中发现了有前途的热电材料
然后使用该数据库同时分析多种材料，揭示各种化学元素和参数之间的关系
最后，该小组将这些关系应用于热电材料，并发现具有理想热电转换特性的材料出现在沿着绘制的δ和U值的特定区域
这些结果代表了设计高性能热电材料的新方法
此外，在这个项目中开发的数据库预计将有助于对广泛的材料(例如
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锂离子电池、催化剂、超导体以及磁性和离子传导材料)
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