Proyectos
Estudio de propiedades ópticas en materiales termoeléctricos nanoestructurados: ¿Cómo identificar condiciones que maximizan la eficiencia por medio de Propiedades Ópticas?
Resumen
El campo de la generación termoeléctrica es reconocido desde hace mucho tiempo como una tecnología emergente para la producción y recuperación de energía eléctrica potencialmente transformadora. Este campo está creciendo constantemente debido a su capacidad para convertir la energía térmica disipada (calor), directamente en electricidad, desarrollando formas de conversión de energía eficiente y libre de contaminación. Los esfuerzos de la investigación en materiales termoeléctricos se centran en aumentar la eficiencia termoeléctrica de los mismos, de manera que se puedan construir dispositivos termoeléctricos cuya eficiencia energética compita con la de las formas tradicionales de generar electricidad. Los materiales nanoestructurados presentan características específicas a partir de las cuales se espera un gran potencial termoeléctrico. Hemos trabajado en la identificación de condiciones que puedan contribuir a optimizar la eficiencia termoeléctrica en sistemas de puntos cuánticos (QDs), basándonos en las esperadas condiciones de universalidad de las propiedades termoeléctricas en torno a la condición de simetría electrón-hueco como función de la temperatura normalizada por la temperatura de Kondo (T/Tk), en sistemas que se pueden describir por medio del denominado modelo de la impureza de Anderson (SIAM), y en los cuales está presente el efecto Kondo [13-20]. Básicamente estudiamos un proceso de interferencia cuántica asociado a la presencia de un QD “sintonizado” en el punto simétrico del SIAM -para el cual valen las condiciones de universalidad mencionadas- y por medio de las cuales identificamos condiciones que maximizarían la eficiencia termoeléctrica, en función del cambio de fase asociado a un proceso de dispersión mecánico cuántico. Mostramos que estas condiciones son imposibles de satisfacer con un único QD en el régimen Kondo (el proceso de dispersión mecánico cuántico es incompatible con la satisfacción de los principios de conservación); por esta razón estudiamos un sistema de dos QDs acoplados por medio de un canal de conducción balístico, buscamos generar un proceso de interferencia cuántica “efectivo” análogo al requerido para maximizar la eficiencia para un sistema con un único QD, pero en el cual si sea posible obtener el cambio de fase mecánico cuántico que optimiza la eficiencia, satisfaciendo los principios de conservación en el proceso de dispersión mecánico cuántico asociado [13,14]. Tenemos resultados aún no publicados de las propiedades termoeléctricas que sugieren la presencia de un estado que no satisface la ley de Wiedemann-Franz, esto es, que origina un proceso de interferencia cuántica que altera el carácter liquido de Fermi de los metales convencionales y que estaría vinculado con la optimización de la eficiencia termoeléctrica, que se manifiesta en la densidad de estados – coeficiente de transmisión por medio de una resonancia que pareciera tener un carácter BIC. Identificar experimentalmente la presencia de esta condición, por medio de propiedades ópticas y no de transporte, es el objetivo principal de este proyecto, la idea básica es obtener características específicas en PES, IPES y OC que se puedan asociar al proceso de interferencia cuántica que, -según nuestra predicción teórica-, contribuye a optimizar la eficiencia termoeléctrica. Las propiedades termoeléctricas están vinculadas con procesos de transporte térmico y eléctrico conjuntos y simultáneos, sin embargo la medición experimental de estas propiedades de transporte en sistemas reales, implica la elaboración de contactos y la implementación de técnicas experimentales de medición que no son simples de realizar, especialmente en sistemas nanoestructurados, y además, que podrían tener un carácter “destructivo” sobre las muestras. Las técnicas de caracterización ópticas en cambio, tienen un carácter no destructivo sobre las muestras y permitirían identificar condiciones que eventualmente contribuirían a optimizar la eficiencia.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:Convocatoria para el Apoyo a Proyectos de Investigación, Creación Artística e Innovación de la Sede Bogotá de la Universidad Nacional de Colombia - 2020
Modalidad:Modalidad Única
Responsable