研究人员将一种材料的热量转化为电能的能力提高了一倍，这有助于减少日常活动和工业应用中的热量浪费，从而能够减少化石燃料的浪费。

电子运动被限制在狭窄空间以提高热电转换的超晶格的概念图
图片来自：海道大学

      根据发表在《Nature Communications》杂志上的一项新研究，北海道大学的研究人员以及他们在日本和台湾的同事们一起通过显着缩小传播电子移动的空间，从而提高了材料将废热转化为可用电能的能力。

      化石燃料产生的能源以超过60％作为废热而损失掉，解决这个问题的一种方法是将浪费的热量转换成电能，称为热电能量转换。但是，由于材料内各种特性之间的平衡关系，所以提高转换率一直很困难。

      当温差发生时，热电材料将热量转化为电能，这种现象称为塞贝克效应（又称作第一热电效应，是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。一般规定热电势方向为：在热端电流由负流向正。）。科学家一直在研究如何将电子限制在狭窄的空间内，以此来提高转换率。2007年，研究人员构建了一个由超薄绝缘层夹着的超薄层组成的人造超晶格。该方法产生较高的电压，但没有提高转换率。研究人员已经预测，如果德布罗意波长（又称物质波，即函数为概率波，它指空间中某点某时刻可能出现的几率，其中概率的大小受波动规律的支配。）较长的电子（这意味着它们更加分散）被限制在一个狭窄的导电层中，那么性能可以得到显着改善（但其尚未经过实验验证）。

      由北海道大学的Hiromichi Ohta领导的研究小组设计了一个超晶格，其中电子比先前的实验分散了30％。该实验的结果导致更高的电压，与使用以前方法记录的实验结果相比，其热电转换率增加一倍。

      北海道大学的Hiromichi Ohta说：“这是减少发电厂、工厂、汽车和电脑甚至人体浪费热量的重要一步。”