El enfriamiento termoeléctrico es un proceso de refrigeración de estado sólido en el que el calor en un material eléctricamente conductor se transfiere utilizando los propios electrones de conducción del material sin necesidad de refrigerantes gaseosos. como los clorofluorocarbonos, que se utilizan en refrigeración convencional. Los refrigeradores basados ​​en tecnología termoeléctrica se pueden reducir en tamaño sin cambiar su eficiencia de conversión de energía térmica a eléctrica y esta es una gran ventaja para el enfriamiento localizado de pequeños dispositivos electrónicos. Este efecto ya se utiliza para el control de temperatura en dispositivos como sensores infrarrojos y diodos láser, y también se ha utilizado para proporcionar refrigeración a baja temperatura para dispositivos electrónicos criogénicos como sensores superconductores.

Sin embargo, La falta de materiales con una eficiencia termoeléctrica adecuada para aplicaciones prácticas de refrigeración a temperaturas inferiores a 250 K (aproximadamente −23 ° C) ha llevado a los investigadores de la Universidad de Nagoya a estudiar la eficacia de nuevos compuestos para aplicaciones de temperaturas realmente bajas.

"Estudiamos las propiedades termoeléctricas de los cristales con forma de bigotes compuestos por un compuesto de tantalio, silicio y telurio, "dice el autor correspondiente Yoshihiko Okamoto del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Nagoya." Estos cristales produjeron poderes termoeléctricos muy altos en un amplio rango de temperatura, desde el nivel criogénico de 50 K (que ronda los −223 ° C) hasta la temperatura ambiente, pero aun así mantuvo la baja resistividad eléctrica que se necesita para aplicaciones prácticas de enfriamiento ". Las muestras que se cultivaron para los experimentos incluyeron Ta4SiTe4 puro y otros cristales que fueron dopados químicamente con bajos niveles de molibdeno y antimonio.

Se midieron varias propiedades del material para las muestras, incluida la energía termoeléctrica, resistividad electrica, y conductividad térmica, comparar los efectos de los dos dopantes sobre sus características termoeléctricas. "Medimos un factor de potencia termoeléctrica muy alto a una temperatura óptima de 130 K, "agrega Okamoto." Sin embargo, esta temperatura óptima podría controlarse en un rango muy amplio variando el dopaje químico, e indica que estos cristales son adecuados para un uso práctico a baja temperatura ".

La adición de tan solo 0,1 por ciento de dopaje con molibdeno hizo que la resistividad de los cristales de tipo telururo disminuyera drásticamente a bajas temperaturas. mientras que también demostraron altos poderes termoeléctricos que estaban estrechamente relacionados con las estructuras electrónicas fuertemente unidimensionales de los materiales. Los factores de potencia de los cristales a temperatura ambiente superaron en gran medida los valores correspondientes de las aleaciones convencionales basadas en Bi2Te3 que se utilizan comúnmente en aplicaciones termoeléctricas. y estos cristales representan, por tanto, una ruta muy prometedora hacia el desarrollo de soluciones de enfriamiento termoeléctrico de alto rendimiento a muy bajas temperaturas.