新型热电材料发现与优化的新算法亚博网站下载

即使在最省油的汽车中，近60％的汽油总能量的总能量损失在散热器和排气管中。为了克服这一点，科学家们一直在创造创新的热电材料，能够将热量转化为电力。亚博网站下载这些半导体材料可以将电力重新分配回车辆，并亚博网站下载通过近5％提高燃料效率。

然而，困难在于用于回收废热的普遍热电材料的生产非常昂贵和耗时。亚博网站下载其中一种超现代材料，是由锆和铪(核反应堆中经常使亚博网站下载用的元素)的混合物合成的，从最初发现它的时候起，花了15年时间才达到最佳性能。

目前，科学家们在哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院亚博老虎机网登录(SEAS)提出了一种算法，可以在几个月内找到并优化这些材料，该算法基于求解量子力学方程，无需实验输入。亚博网站下载

这些热电系统非常复杂。半导体材料需要具有非常特殊的性亚博网站下载能才能在这个系统中工作，包括高导电性、高热电率和低导热率，以便所有的热量都转化为电能。我们的目标是找到一种新的材料，满足热电转换的所有重要性能，同时又稳定和便宜．

Boris Kozinsky，海洋中资助的资源科学助理教授亚博网站下载亚博老虎机网登录

Kozinsky和乔治·萨姆索尼德兹共同撰写了这项研究。萨姆索尼德兹是马萨诸塞州剑桥市罗伯特·博世研究和技术中心的一名研究工程师，他们两人在那里进行了大部分的研究。

为了发现这种材料，研究人员开发了一种算法，该算法能够仅依靠晶体中使用的化学元素来预测材料的电子传输特性。解决方案是简化电子-声子散射的计算策略，并将其加速到目前流行算法的近10,000倍。

新技术和计算筛选的结果已在先进的能源材料亚博网站下载．

该团队利用改进的算法筛选了几种可能的晶体结构，比如以前从未开发过的结构。从这些结构中，Kozinsky和Samsonidze将列表缩小到各种不同的未来结构。他们对预期结构进行了进一步的计算优化，并将最好的结构发送给实验团队。

在现有的尝试中，实验主义者生产了这些计算所示的最佳结构，并在具有与热电材料类似的稳定性和效率的材料上归零，但廉价10倍。亚博网站下载初始筛选仅需15个月即可开发工作设备。

我们花了15个月的时间进行计算和实验，而之前的材料优化则花了15年时间。亚博网站下载真正令人兴奋的是，我们可能无法完全理解简化的程度。我们可能会使这种方法更快和更便宜．

Boris Kozinsky，海洋中资助的资源科学助理教授亚博网站下载亚博老虎机网登录

科津斯基希望这项新技术能够得到加强，并用于探索更广泛的创新、卓越材料类别的电子传输，如拓扑绝缘体。亚博网站下载

美国能源部和博世公司支持这项研究。