Termoelektrické magnetické sulfidy

Jádrem projektu je prozkoumat, vytipovat a optimalizovat nové termoelektrické materiály umožňující efektivní a cenově dostupnou konversi tepla v elektrickou energii využitím odpadního tepla v tzv. středněteplotní oblasti, tedy mezi pokojovou teplotou a cca 400O C. V tomto teplotním okně je totiž největší potenciál na rekuperaci odpadního tepla vzhledem k energetické bilanci moderní společnosti. S ohledem na nutnou cenovou dostupnost, zpracování a toxicitu konstitučních prvků příslušných termoelektrických materiálů se zaměříme na cenově dostupné sulfidické ternární systémy založené na mědi, železe a chromu. První skupinu zkoumaných materiálů bude tvořit chemicky optimalizovaný chalkopyrit (CuFeS2), jenž má trojdimenzionální charakter, je silně antiferomagnetický a vykazuje zajímavé termoelektrické vlastnosti zejména při dopování typu n. Druhý studovaný systém bude založen na vrstevnatém sulfidu chromu CuCrS2, u něhož lze očekávat vysokou termoelektrickou efektivitu jako termoelektrika typu p. S ohledem na zachování souběhu vysoké absolutní hodnoty termoelektrického koeficientu (jehož absolutní velikost je pro efektivitu termoelektrické konverze nejdůležitějším fyzikálním parametrem s ohledem na účinnost termoelektrické konverse definovanou tzv. Figure of merit ZT )a nízkého elektrického odporu, je při konstituční úloze magnetických tranzitivních kovů (Fe a Cr) v daných materiálech jednoznačně zřejmá souvislost mezi magnetickými interakcemi, krystalovou strukturou a termoelektrickým koeficientem dané látky. Cílené materiály budou optimalizované prostřednictvím magnetického dopování a nanostrukturování cílené na snížení tepelné vodivosti. Kromě základních chemických, morfologických a zejména termoelektrických vlastností v širokém rozsahu teplot budou materiály zkoumány i v magnetickém poli a specielními technikami včetně extrémních podmínek. Experimentální výzkum bude doplněn výpočty elektronových struktur a transportních koeficientů, které umožní jak interpretovat získaná experimentální data tak i efektivně předjímat možnosti vhodných substitucí a modifikací.