29 مي 2003- محققين   دانشگاه كاليفرنيا در سانتاكروز (UCSC)  در رأس يك برنامه  همكاري به منظور  توسعه فناوري   جديدي جهت افزايش    بازده  موتور هاي  احتراق  داخلي قرار دارند.  اين فناوري   قرار است   حرارت   خروجي از موتور  را به جريان  الكتريكي  تبديل نمايد.

 اين پروژه از مهندسي نانومتري  مواد ، جهت تبديل مستقيم انرژي  حرارتي   به انرژي الكتريكي  استفاده خواهد نمود.  بودجه پروژه فوق تحت   يك امتياز   پنج  ساله   با مبلغ بيش از 2/1  ميليون دلار   در سال    توسط دفتر  تحقيقات  نيروي دريايي   آمريکا تأمين   مي شود.  اين مبلغ  بين هفت  مؤسسه   تقسيم    خواهد شد.

دكتر علي شكوري،  دانشيار  مهندسي الكترونيك   دانشگاه  فوق و محقق  اصلي اين پروژه  اظهار  داشت: " تمرکز نيروي دريايي، روي   كشتي هاي الكتريكي  است، اما اين پروژه   براي اتومبيل هاي  الكتريكي   و هر وسيله  نقليه اي  كه به الكتريسته  نياز داشته باشد مفيد خواهد بود."

 بازده موتور اتومبيل  بسيار پايين است،  به طور ي  كه فقط  يك سوم  انرژي      توليد ي در موتور    براي پيش   بردن اتومبيل   مصرف و مابقي  انرژي،  موجب    گرم شدن  موتور   و پيدايش   مشكلات   عديده اي  مي گردد. پيدايش  راهي براي    تبديل    بخشي از اين حرارت  به انرژي الکتريکي، موجب    كاهش سوخت  مصرفي اتومبيل ها خواهد گرديد.

دكتر شكوري بيان داشت: "سيستم هاي  فعلي  تبديل  حرارت  به الكتريسته که مبتني   بر توربين  هستند، سنگين ، پر سر و صدا  و همچنين   كم بازده  مي باشند. آنچه    ما بر روي  آن كار مي كنيم، هيچ  بخش متحركي  نخواهد  داشت."

  تيمي كه دكتر شكوري   سرپرستي  آن را بر عهده  دارد، قصد دارد  با استفاده   از ظرفيت   مواد لايه   نازك، انرژي  حرارتي   خروجي را به صورت   جريان الكتريسته  درآورد.  آنها اميدوارند  بتوانند  بازده   اين تبديل  را به 20 درصد  برسانند.

 محققين  مدتي است كه اصول   علمي اين  تبديل   را موسوم به "اثر سيبك[2]" و "گسيل  ترميو نيك"[3]  مي شناسند؛  هرگاه يك طرف ماده اي  داغ تر از  طرف ديگر  باشد، الكترو ن هاي   سمت داغ تر، سريعتر  حركت  مي كنند.  در اين فرآيند    برخي از   اين الكترو ن ها  به سمت ناحيه  سرد حركت  كرده و جريان  الكتريسيته    به وجود  مي آورند.

 اما تلاش هاي قبلي  جهت  استفاده  از اين اصـل   در توليد جريان ، به  اختلاف دما ي بسيار بالاي  بين دو طرف ماده احتياج داشته، كارآيي  آنها حداكثر  به 6 درصد   رسيده بود.

  تيم دكتر شكوري قصد دارد  با اصول  متحول  كننده  نانوتكنولوژي ، اين موضوع   را تغيير دهد. وي مي گويد: "توانايي   مهندسي مواد در مقياس  نانو متري ، مزيت   بسيار بزرگي  است.  سه خاصيت  كليدي،  يك ماده را قادر به تبديل   حرارت به انرژي  مي سازند .   اول اينكه  آن ماده  بايد قادر به انتقال آسان  الكترو ن هاي داغ به سطح سرد  خود باشد. اين خاصيت  با نام هدايت الكتريكي  شناخته  مي شود. دوم اينكه  تا زماني كه الكترو ن ها  در جهت  شيب دمايي  حركت مي كنند،  ماده بايد بتواند  به صورت عايق   حرارتي   باقي بماند.  و نهايتاً، الكترون هاي داغ  بايد راحت تر از الكترو ن هاي   سرد    حركت  كنند. با برقراري  گپ  خلاء  ضعيفي    بين طرف   سرد و گرم   ماده  مي توان   به چنين   هدفي  رسيد، يعني   الكترو ن هاي  داغ   بدون اينكه    حرارت   را منتقل كنند، از طرف داغ   به طرف سرد حرکت کنند.  "

 دكتر شكوري   و برخي از   اعضاي  تيم فوق، قبلاً  بر روي پروژه مشابهي   اما با هدف متفاوت  كار كرده بودند (خنک سازي) ؛  آنها  هم اكنون  در حال بهبود يك ابزار خنك كنندة  نانو متري  هستند كه  مي تواند به  صورت لايه اي  نازك بر روي تراشه رايانه بکار رود. جريان الکتريسيته در تراشه ها  موجب   برقراري اختلاف دما  بين لايه هاي  اين ابزار  شده و حرارت   را از تراشه  خارج مي سازد.

 ابزاري كه  در موتور اتومبيل    به كار خواهد رفت، دقيقاً  بر عكس اين  فرآيند   عمل مي کند; از اختلاف دما بين موتور  و محيط اطراف براي توليد جريان الكتريكي  استفاده مي کند.

دكتر شكوري مي گويد: "در اين پروژه   از مواد حالت جامد  و گپ خلاء جهت بهبود  جريان الكترو ن هاي داغ بهره    گرفته مي شود."

  اين تيم تحقيقاتي   به پنج  زيرگروه   تقسيم شده است، که هركدام بخشي از كار ، مثلاً مدل سازي  نظري، ساخت   يا آزمايش   مواد و ساخت سيستم كامل را بر عهده  دارد. آزمايشگاه  دكتر شكوري  نيز  طراحي   و آناليز  سيستم   و همچنين   مديريت   انجام پروژه را  بر عهده دارد.

 هفت مؤسسه  فعال در اين پروژه  عبارتند از: دانشگاه كاليفرنيا   در سانتاكروز، دانشگاه هاروارد ، مؤسسه   فناوري    ماساچوست، دانشگاه ايالتي  كاروليناي  شمالي، دانشگاه  پوردو،  دانشگاه  كاليفرنيا  در بركلي و دانشگاه كاليفرنيا در باربارا.

[2] - Seebeck Effect