Análisis de microestructura. Crédito: Nature Communications (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-62078-1
Los investigadores de QUT han identificado un nuevo método para incorporar iones de cobre en un material termoeléctrico telururo de germanio que mejora significativamente su capacidad para convertir el calor de los residuos en electricidad.
El telururo de germanio se usa en dispositivos electrónicos para convertir el calor en electricidad, ayudando a ahorrar energía y alimentar pequeños dispositivos.
En un estudio publicado en Comunicaciones de la naturalezaLos investigadores detallan la estrategia dirigida de “dopaje de cobre” utilizando iones de cobre.
Junto con el primer autor Yongqi Chen, los investigadores de QUT que contribuyen al estudio incluyen al profesor Zhi-Gang Chen, el Dr. Meng Li, el Dr. Xiaodong Wang y otros.
El profesor Zhi-Gang Chen dijo que el dopaje de cobre era el proceso en el que se agregaron pequeñas cantidades de cobre a un material para cambiar sus propiedades, como mejorar su capacidad para realizar electricidad.
El telururo de germanio era conocido por su capacidad para convertir el calor en electricidad, pero a menudo no funcionaba tan bien como pudo debido a la disposición de los átomos, dijo.
“La mayoría de los materiales pierden energía debido a la estructura de cómo se organizan sus átomos”, dijo el profesor Chen.
La Sra. Yongqi Chen dijo que la estrategia de dopaje dirigida en este estudio utilizó iones de cobre para mejorar el rendimiento termoeléctrico del material, ofreciendo una nueva vía para la conversión eficiente de energía de los materiales.
“El telururo de germanio tiene defectos naturales en su estructura atómica que afectan su rendimiento al convertir el calor a la electricidad”, dijo.
“Al unir los iones de cobre en puntos específicos en la estructura cristalina del material, pudimos producir significativamente más potencia que los materiales similares antes”.
Crédito: Universidad de Tecnología de Queensland
El profesor Chen dijo que los intentos anteriores de telururo de germanio de dopaje de cobre fueron “dopaje intersticial”, la inserción de iones de cobre entre los átomos en la estructura de la red sin reemplazar ninguno de los átomos existentes.
“En este estudio, utilizamos una innovadora estrategia de solución sólida que guió con precisión a los iones de cobre para sustituir los átomos existentes en el material”, dijo el profesor Chen.
El profesor Chen dijo que en Thermoelectrics, los investigadores calculan la capacidad de un material para convertir el calor en electricidad, o viceversa, como la “Figura del mérito”.
“En este estudio, el nuevo material logró una alta figura de mérito de 2.3, en comparación con la versión anterior de este material que era 1.5”, dijo el profesor Chen.
“Así que esa es una mejora de más del 50%.
“Esta técnica establece un camino hacia adelante en el que podemos identificar fallas en la estructura atómica de un material. Luego podemos usar un tratamiento de solución sólida para enfocar con precisión una mejora para producir un material de mayor rendimiento con pocos defectos”.
Más información: Yongqi Chen et al, difusión de iones de cobre por el tratamiento de solución sólida que avanza en el tratamiento de termoeléctricos basados en GetE, Nature Communications (2025). Dos: 10.1038/s41467-025-62078-1
Proporcionado por la Universidad Tecnológica de Queensland
Cita: Estrategia de dopaje dirigida Utilice iones de cobre para aumentar el rendimiento termoeléctrico (2025, 15 de agosto) Recuperado el 15 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-doping-strategy-copper-ons- boost.html
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