Новый способ получать электричество из градиента температур в особых материалах, так называемых магнитах Вейля, открыт физиками Токийского университета, рассказавшими об этом в журнале Nature Physics.

В основе этого метода лежит аномальный эффект Нёрнста, никогда прежде не примерявшийся для получения электричества. В отличие от широко известного эффекта Зеебека, на котором работают столбики термопар — функциональные элементы теплоэлектрогенераторов, аномальный эффект Нёрнста генерирует разность электрических потенциалов не параллельно, а перпендикулярно градиенту температур.

Авторы открытия наблюдали это явление в намагниченном образце сплава Co2MnGa. Таким образом они получили первое надёжное доказательство существования в данном материале фермионов Вейля — элементарных частиц, которым магнит Вейля обязан своими уникальными свойствами.

С практической точки зрения, такие устройства гораздо удобнее и проще термоэлементов на базе эффекта Зеебека. Перпендикулярность напряжения позволяет изготавливать их в виде тонких плёнок, принимающих любую форму. Новыми термоэлектрогенераторами, извлекающими электричество из окружающей среды, теплового излучения машин и даже из солнечного света можно будет оснащать компактные автономные датчики IoT и медицинские импланты.

«Наши материалы, более распространённые и полностью нетоксичные, также означают, что такие устройства будет намного дешевле производить, — говорит профессор Сатору Накатсудзи (Satoru Nakatsuji). — А самое лучшее, что, в отличие от прежних устройств, они эффективны при комнатной температуре, поэтому массовое производство таких устройств — вопрос ближайшего времени».

Пока, к сожалению, этот метод обычно даёт лишь 0,1% напряжения эквивалентной системы на эффекте Зеебека, примерно 0,1 микровольт вместо 100 микровольт. Напоминая о том, что эффективность термоэлементов на магнитах Вейля стремительно улучшается, Накатсудзи считает, что уже имеющихся преимуществ новой технологии может оказать достаточно, чтобы обеспечить ей популярность.

С 2015 г., когда были открыты магниты Вейля, эффективность генерирования ими энергии была увеличена в тысячу раз, а в последних публикациях сообщается о выходе на уровень 8 мкВ на кельвин, то есть максимальная эффективность улучшилась ещё почти на порядок.