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Thermoelektrizität an Nanokontakten

Thermoelektrizität ist ein physikalisches Phänomen, das beschreibt, wie Temperaturdifferenzen innerhalb eines Festkörpers elektrische Spannungen erzeugen. Eine anschauliche Anwendung hiervon wäre zum Beispiel das Laden einer Armbanduhr durch Ausnutzung der Temperaturdifferenz zwischen Handgelenk und Umgebung.

Matthias Popp und Prof. Heiko Weber vom Lehrstuhl für Angewandte Physik haben nun einen Versuchsaufbau entwickelt, mit dem es möglich ist, Thermoelektrizität an Nanokontakten zu untersuchen. Durch Verbiegen zweier aufeinandergelegter Platten aus Siliziumkarbid können darauf aufgebrachte Elektroden so kontrolliert aneinander angenähert werden, dass zwischen ihnen nanometer-große Kontakte entstehen oder winzige Objekte wie z. B. einzelne Moleküle eingeklemmt werden können. Dabei fanden Matthias Popp und Heiko Weber Gesetzmäßigkeiten, welche die rein elektrischen Eigenschaften der Nanokontakte mit den thermoelektrischen Eigenschaften in Verbindung setzen. Mit der neuen Technik erhoffen sich die Forscher zum einen den Stromtransport durch einzelne Moleküle besser zu verstehen, zum anderen Beiträge zur Verbesserung von wirtschaftlich nutzbaren thermoelektrischen Generatoren zu leisten. Diese existieren zwar schon seit einigen Jahrzehnten, kommen aber wegen ihres bisher sehr niedrigen Wirkungsgrades nur in Nischenanwendungen zum Einsatz. Theoretische Betrachtungen lassen vermuten, dass durch Ausnutzung quantenmechanischer Effekte wesentliche Steigerungen des Wirkungsgrades zu erzielen wären.

Die Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Applied Physics Letters veröffentlicht.

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Heiko B. Weber

  • Abteilung: Lehrstuhl für Angewandte Physik (Prof. Dr. Weber)
  • Telefonnummer: +49 9131 85-28421
  • E-Mail: heiko.weber@fau.de