Certains matériaux dits thermoélectriques ont la faculté de transformer directement la chaleur en électricité. Mais ce processus entraîne des coûts importants, pour des rendements assez faibles. C’est pourquoi la thermoélectricité reste pour le moment cantonnée aux applications qui n’exigent pas une source d’énergie puissante : par exemple, de petits capteurs ou des batteries de sauvegarde sur des sondes spatiales.
Mais des scientifiques du MIT -Massachusetts Institute of Technology- pensent qu'il est possible de récupérer cette électricité. Leur solution repose sur des « matériaux topologiques » aux propriétés électroniques particulières. Ils se sont tout particulièrement intéressés à la manière dont les électrons qu’ils renferment « voyagent » lors des changements de température à l’origine de la thermoélectricité. Au cours de leurs recherches, les chercheurs ont identifié pourquoi certains matériaux topologiques étaient plus efficaces pour générer de l’électricité que les dispositifs déjà existants.
« Nous avons découvert que nous pouvions repousser les limites de ce matériau nanostructuré, de manière à faire des matériaux topologiques des matériaux thermoélectriques plus performants que les semi-conducteurs conventionnels comme le silicium », explique Te-Huan Liu, chercheur associé au département d’ingénierie mécanique du MIT.
Lorsqu’un matériau thermoélectrique est exposé à une variation de température (par exemple, un côté est chauffé pendant que l’autre est refroidi), les électrons qu’il renferme se déplacent de l’extrémité la plus chaude vers la plus froide : cela génère un courant électrique. Or, plus la différence de température est importante, plus le courant électrique produit est puissant.
Ainsi, la quantité d’énergie produite dépend de la manière dont les électrons se déplacent dans un matériau. En modélisant les caractéristiques d’un matériau à l’échelle du nanomètre, les scientifiques ont considéré qu’ils pouvaient transformer ces fameux matériaux topologiques de manière à ce qu’ils produisent du courant plus efficacement.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
